Abstract:

In this study, the impact of the mixed convection on the heat transfer and flow characteristics in a straight channel with different locations and geometry barriers has been numerically studied. The locations, numbers and geometries of the barriers have been altered to determine the impact on the heat transfer and flow characteristics. In the study, the effects of the flow and heat transfer of the two semi-cylindrical barriers found under the bottom, the four semi-cylindrical barriers found under the bottom and the four rectangular barriers found under the bottom and the rectangular barriers found under the bottom and the rectangular barriers found under the bottom and the rectangular barriers found under the bottom. As a result, it has been found that the number of Nusselts has increased in general with the increase in the distance between barriers (L/D ratio) and the effects of natural transportation (Ri number). In the geometry of both obstacles (half-cylindrical obstacle and straight-cylindrical obstacle) the effect of the L/D ratio and the increase in the modified Ri number is similar to the Nusselt number and increases the heat transfer. The Nusselt values in the semi-cylindrical barrier were determined to be greater than the Nusselt values in the straight-cylindrical barrier. The difference between the Nusselt values in the semi-cylindrical barrier and the Nusselt values in the straight barrier; for the value that the gap between the barrier is less (L/D=0.25); for the low Ri numbers (Ri=50) is 72.5%, while for the high Ri numbers (Ri=200) is 19.6%. This difference was found for the value that the distance between barriers is much (L/D=1.5); the low Ri numbers (Ri=50) are 58.6%, while the high Ri numbers (Ri=200) are 39.1%. In the geometry of both obstacles, the highest number of Nu is L/D=1.5 and Ri=200. In addition; a correlation for the number of Nu was obtained in the study. The results of the numerical study, compared with the experimental studies in literature, have been shown to be able to well represent the temperature distribution and flow characteristics.

Keywords:

Abstract:

Bu çalışmada; içinde ısı akısına sahip, farklı konum ve geometride engeller bulunan dik bir kanaldaki karışık konveksiyonun ısı transferine ve akış özelliklerine etkisi sayısal olarak incelenmiştir. Engellerin konumları, sayıları ve geometrileri değiştirilerek ısı transferine ve akış özelliklerine etkisi belirlenmeye çalışılmıştır. Çalışmada, alt alta bulunan iki yarı silindirik engelin, alt alta ve karşılıklı bulunan dört yarı silindirik engelin ve alt alta ve karşılıklı bulunan dört dikdörtgen engelin karışık konveksiyonla olan akış ve ısı transferine etkileri irdelenmiştir. Sonuç olarak; Nusselt sayısının, engellerin birbirine olan uzaklıklarının (L/D oranı) ve doğal taşınım etkilerinin (Ri sayısı) artmasıyla genel olarak arttığı tespit edilmiştir. Her iki engel geometrisinde (yarı silindirik engel ve dikdörtgen engel) L/D oranının ve değiştirilmiş Ri sayısının arttırılmasının Nusselt sayısına olan etkisinin benzer olduğu ve ısı transferini arttırdığı tespit edilmiştir. Yarı silindirik engeldeki Nusselt değerlerinin dikdörtgen engeldeki Nusselt değerlerine kıyasla daha büyük olduğu belirlenmiştir. Yarı silindirik engeldeki Nusselt değerlerinin dikdörtgen engeldeki Nusselt değerlerinden farkının; engeller arası mesafenin az olduğu (L/D=0,25) değer için; düşük Ri sayılarında (Ri=50) %72,5 iken yüksek Ri sayılarında (Ri=200) %19,6 olduğu tespit edilmiştir. Bu fark; engeller arası mesafenin çok olduğu (L/D=1,5) değer için; düşük Ri sayılarında (Ri=50) %58,6 iken yüksek Ri sayılarında (Ri=200) %39,1 olduğu tespit edilmiştir. Her iki engel geometrisinde de en yüksek Nu sayısının L/D= 1,5 ve Ri=200 olduğu durumda meydana geldiği belirlenmiştir. Ayrıca; çalışmada Nu sayısı için bir korelasyon elde edilmiştir. Sayısal çalışmanın sonuçları literatürde bulunan deneysel çalışmalarla da karşılaştırılarak; sıcaklık dağılımını ve akış özelliklerini iyi şekilde temsil edebildiği görülmüştür.