Natural and forced convection from rotating two tandem cylinders positioned in a cavity
[ X ]
Tarih
2024
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Adana Alparslan Türkeş Bilim ve Teknoloji Üniversitesi
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
Bu tez, bir kavite içerisine yerleştirilen iki ısıtılan silindirden meydana gelen doğal ve zorlanmış taşınımın kapsamlı bir incelemesini sunmaktadır. Araştırma, sıcaklık farkları nedeniyle meydana gelen doğal konveksiyon akımları ile akışın ve silindirlerin dönmesinin neden olduğu zorlanmış konveksiyon etkileri arasındaki karmaşık etkileşimi ele almaktadır. Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (CFD) simülasyonlarından yararlanarak, elde edilen akış alanı ve ısı transferi oranlarını incelenmiştir. Bulgular, silindirlerin dönüşünün konveksiyon ile ısı transfer mekanizmaları üzerinde derin bir etkiye sahip olduğunu ve bu durumun termal performansı artırdığını ortaya koymaktadır. Özellikle, kavitede meydana gelen akış dinamiklerini önemli ölçüde değiştirerek daha etkili bir termal dağılımı sağlamaktadır. Bu bağlamda, sabit ısı akısına sahip iki silindir, adyabatik duvara sahip havalandırmalı kavitenin merkezine yerleştirilmiştir. Silindirlerin dönmediği veya sürekli olarak aynı veya zıt yönlerde döndüğü senaryolar için simülasyonlar gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, silindirler arasındaki mesafe değişimlerinin termal performans ve akış yapıları üzerindeki etkileri de incelenmiştir. Bu çalışmada, Reynolds sayısı 100-300 aralığında, Grashof sayısı ise 103 ve 105 aralığında değişmektedir. Sonuçlar, silindirlerin döndürülmesinin ısı transfer oranını önemli ölçüde artırdığını göstermiştir. Silindirlerin döndürülmesi durumunda, birinci silindir için yaklaşık %21, ikinci silindir için ise yaklaşık %90 oranında bir ısı transferi artışı gözlemlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Taşınım, Kavite, Silindir
This thesis presents a comprehensive investigation of the mixed convection phenomena from two hot cylinders situated within a vented cavity. The research addresses the intricate interplay between natural convection currents induced by temperature gradients and forced convection effects resulting from the ventilation of the cavity and the cylinder's rotation. Employing computational fluid dynamics (CFD) simulations, the results meticulously examined the resultant flow field and heat transfer rates. The findings reveal a profound influence of the cylinder's rotation on the convective heat transfer mechanisms, leading to enhanced thermal performance. Notably, the venting configuration significantly alters the flow dynamics, facilitating more effective thermal dissipation. In this context, two cylinders with fixed heat fluxes are positioned at the center of ventilated cavity having adiabatic wall. Simulations have been conducted for scenarios where the cylinders remain stationary or rotate continuously in the same or opposing directions. Furthermore, the effect of variations the space between the cylinders on thermal performance and flow structures have been explored. Reynolds number and Grashof number vary from 100 to 300 and from 103 to 105 , respectively. The results showed that rotating the cylinders significantly improves the heat transfer rate through the cylinders. Upon rotation of the cylinders, an enhancement in heat transfer of approximately 21% is observed for the first cylinder, while the second cylinder exhibits an improvement of about 90%. Keywords: Cavity, Cylinders, Mixed convection, Natural convection, Forces convection
This thesis presents a comprehensive investigation of the mixed convection phenomena from two hot cylinders situated within a vented cavity. The research addresses the intricate interplay between natural convection currents induced by temperature gradients and forced convection effects resulting from the ventilation of the cavity and the cylinder's rotation. Employing computational fluid dynamics (CFD) simulations, the results meticulously examined the resultant flow field and heat transfer rates. The findings reveal a profound influence of the cylinder's rotation on the convective heat transfer mechanisms, leading to enhanced thermal performance. Notably, the venting configuration significantly alters the flow dynamics, facilitating more effective thermal dissipation. In this context, two cylinders with fixed heat fluxes are positioned at the center of ventilated cavity having adiabatic wall. Simulations have been conducted for scenarios where the cylinders remain stationary or rotate continuously in the same or opposing directions. Furthermore, the effect of variations the space between the cylinders on thermal performance and flow structures have been explored. Reynolds number and Grashof number vary from 100 to 300 and from 103 to 105 , respectively. The results showed that rotating the cylinders significantly improves the heat transfer rate through the cylinders. Upon rotation of the cylinders, an enhancement in heat transfer of approximately 21% is observed for the first cylinder, while the second cylinder exhibits an improvement of about 90%. Keywords: Cavity, Cylinders, Mixed convection, Natural convection, Forces convection
Açıklama
Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Anahtar Kelimeler
Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
