Ламинарные и турбулентные режимы сопряженной естественной конвекции в квадратной области
Автор: Шеремет Михаил Александрович
Журнал: Вычислительная механика сплошных сред @journal-icmm
Статья в выпуске: 3 т.5, 2012 года.
Бесплатный доступ
Проведено математическое моделирование ламинарных и турбулентных режимов нестационарной термогравитационной конвекции в замкнутой квадратной области с теплопроводными стенками конечной толщины в безразмерных переменных «скорость - давление - температура». Получены карты линий тока, изотерм и турбулентной вязкости, а также зависимости среднего числа Нуссельта на границе раздела сред от времени, числа Рэлея и относительного коэффициента теплопроводности.
Сопряженный теплоперенос, естественная конвекция, турбулентность, метод контрольного объема, неравномерная структурированная сетка, алгоритм simpler
Короткий адрес: https://sciup.org/14320627
IDR: 14320627 | УДК: 536.24 | DOI: 10.7242/1999-6691/2012.5.3.39
Laminar and turbulent conjugate regimes of natural convection in a square enclosure
Mathematical simulation of laminar and turbulent regimes of unsteady conjugate natural convection in a square enclosure with heatconducting walls of finite thickness has been carried out in terms of dimensionless variables such as velocity, pressure, temperature. Results are presented in the form of contour maps for streamlines, isotherms and turbulent viscosity. The average Nusselt number at a solid-fluid interface is obtained as a function of time, Rayleigh number and thermal conductivity ratio.
Список литературы Ламинарные и турбулентные режимы сопряженной естественной конвекции в квадратной области
- Kim D.M., Viskanta R. Study of the effects of wall conductance on natural convection in differently oriented square cavities//J. Fluid Mech. -1984. -V. 144. -P. 153-176. DOI
- Лыков А.В., Алексашенко А.А., Алексашенко В.А. Сопряженные задачи конвективного теплообмена: учеб. пособие. -Минск: Изд-во БГУ, 1971. -346 c.
- Петухов Б.С., Генин Л.Г., Ковалев С.А., Соловьев С.Л. Теплообмен в ядерных энергетических установках: учеб. пособие. -М.: Изд-во МЭИ, 2003. -548 с.
- Павлюкевич Н.В. Сопряженные задачи теплообмена//Тепловые процессы в технике. -2011. -№ 4. -С. 149-158.
- Kuznetsov G.V., Sheremet M.A. Conjugate heat transfer in an enclosure under the condition of internal mass transfer and in the presence of the local heat source//Int. J. Heat Mass Tran. -2009. -V. 52, N. 1-2. -P. 1-8. DOI
- Кузнецов Г.В., Шеремет М.А. Двумерная задача естественной конвекции в прямоугольной области при локальном нагреве и теплопроводных границах конечной толщины//МЖГ. -2006. -№ 6. -С. 29-39.
- Liaqat A., Baytas A.C. Conjugate natural convection in a square enclosure containing volumetric sources//Int. J. Heat Mass Tran. -2001. -V. 44, N. 17. -P. 3273-3280. DOI
- Liaqat A., Baytas A.C. Numerical comparison of conjugate and non-conjugate natural convection for internally heated semi-circular pools//Int. J. Heat Fluid Fl. -2001. -V. 22, N. 6. -P. 650-656. DOI
- Шеремет М.А. Сопряженные задачи естественной конвекции. Замкнутые области с локальными источниками тепловыделения. -Берлин: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2011. -176 c.
- Sheremet M.A. The influence of cross effects on the characteristics of heat and mass transfer in the conditions of conjugate natural convection//J. Eng. Thermophys. -2010. -V. 19, N. 3. -P. 119-127. DOI
- Кузнецов Г.В., Шеремет М.А. К вопросу об эффективном регулировании теплопереноса и гидродинамики в замкнутых областях за счет оптимального выбора материалов ограждающих стенок и внешней тепловой нагрузки//Микроэлектроника. -2011. -Т. 40, № 5. -С. 351-358.
- Jaluria Y. Design and optimization of thermal systems. -Boca Raton, Florida: CRC Press, 2008. -752 p.
- Шеремет М.А., Никифоров А.А., Волокитин О.Г. Комплекс для получения силикатного расплава из золоотходов//Стекло и керамика. -2007. -№ 9. -С. 23-26.
- Xaman J., Mejia G., Álvarez G., Chavez Y. Analysis on the heat transfer in a square cavity with a semitransparent wall: Effect of the roof materials//Int. J. Therm. Sci. -2010. -V. 49, N. 10. -P. 1920-1932. DOI
- Oztop H.F., Varol Y., Koca A. Natural convection in a vertically divided square enclosure by a solid partition into air and water regions//Int. J. Heat Mass Tran. -2009. -V. 52, N. 25-26. -P. 5909-5921. DOI
- Kahveci K. A differential quadrature solution of natural convection in an enclosure with a finite-thickness partition//Numer. Heat Tr. A-Appl. -2007. -V. 51, N. 10. -P. 979-1002. DOI
- Nouanegue H.F., Muftuoglu A., Bilgen E. Heat transfer by natural convection, conduction and radiation in an inclined square enclosure bounded with a solid wall//Int. J. Therm. Sci. -2009. -V. 48, N. 5. -P. 871-880. DOI
- Kaminski D.A., Prakash C. Conjugate natural convection in a square enclosure: effect of conduction in one of the vertical walls//Int. J. Heat Mass Tran. -1986. -V. 29, N. 12. -P. 1979-1988. DOI
- Kuznetsov G.V., Sheremet M.A. Numerical simulation of turbulent natural convection in a rectangular enclosure having finite thickness walls//Int. J. Heat Mass Tran. -2010. -V. 53, N. 1-3. -P. 163-177. DOI
- Шеремет М.А. Математическое моделирование турбулентных режимов сопряженной термогравитационной конвекции в замкнутой области с локальным источником тепла//Т и А. -2011. -Т. 18, № 1. -С. 117-131.
- Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. -М.: Дрофа, 2003. -840 с.
- Launder B.E., Spalding D.B. The numerical computation of turbulent flows//Comput. Method. Appl. M. -1974. -V. 3, N. 2. -P. 269-289. DOI
- Лыков А.В. Теория теплопроводности: учеб. пособие. -М.: Высшая школа, 1967. -600 с.
- Белов И.А., Исаев С.А., Коробков В.А. Задачи и методы расчета отрывных течений несжимаемой жидкости. -Л.: Судостроение, 1989. -256 с.
- Белов И.А., Исаев С.А. Моделирование турбулентных течений: учеб. пособие. -СПб.: Изд-во БГТУ, 2001. -108 с.
- Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости. -М.: Энергоатомиздат, 1984. -152 с.
- Versteeg H.K., Malalasekera W. An introduction to computational fluid dynamics. The finite volume method. -New York: Wiley & Sons, 1995. -257 p.
- Ferziger J.H., Peric M. Computational methods for fluid dynamics. -Berlin: Springer Verlag, 2002. -423 p.
- Ильин В.П. Методы неполной факторизации для решения алгебраических систем. -М.: Физматлит, 1995. -288 с.
- Dixit H.N., Babu V. Simulation of high Rayleigh number natural convection in a square cavity using the lattice Boltzmann method//Int. J. Heat Mass Tran. -2006. -V. 49, N. 3-4. -P. 727-739. DOI
- Ridouane E.H., Campo A., Hasnaoui M. Turbulent natural convection in an air-filled isosceles triangular enclosure//Int. J. Heat Fluid Fl. -2006. -V. 27, N. 3. -P. 476-489. DOI
- Henkes R.A.W.M., Hoogendoorn C.J. Comparison exercise for computations of turbulent natural convection in enclosures//Numer. Heat Tr. B-Fund. -1995. -V. 28, N. 1. -P. 59-78. DOI
- Vahl Davis G. Natural convection of air in a square cavity: a bench mark numerical solution//Int. J. Numer. Meth. Fl. -1983. -V. 3, N. 3. -P. 249-264. DOI
- Markatos N.C., Pericleous K.A. Laminar and turbulent natural convection in an enclosed cavity//Int. J. Heat Mass Tran. -1984. -V. 27, N. 5. -P. 755-772. DOI
- Barakos G., Mitsoulis E., Assimacopoulos D. Natural convection flow in a square cavity revisited: Laminar and turbulent models with wall functions//Int. J. for Numer. Meth. Fl. -1994. -V. 18, N. 7. -P. 695-719. DOI
- Elsherbiny S.M., Raithby G.D., Hollands K.G.T. Heat transfer by natural convection across vertical and inclined air layers//J. Heat Trans.-T. ASME. -1982. -V. 104, N. 1. -P. 96-102. DOI
- Xaman J., Álvarez G., Hinojosa J., Flores J. Conjugate turbulent heat transfer in a square cavity with a solar control coating deposited to a vertical semitransparent wall//Int. J. Heat Fluid Fl. -2009. -V. 30, N. 2. -P. 237-248. DOI
- Кузнецов Г.В., Шеремет М.А. О возможности регулирования тепловых режимов типичного элемента радиоэлектронной аппаратуры или электронной техники с локальным источником тепла за счет естественной конвекции//Микроэлектроника. -2010. -Т. 39, № 6. -С. 452-467.
