Численное исследование сопряженного свободно-конвективного теплообмена в замкнутой полости с треугольным элементом объемного тепловыделения

Никита Сергеевич Гибанов (Nikita S. Gibanov), Михаил Александрович Шеремет (Mikhail A. Sheremet)

Аннотация


Выполнено численное исследование нестационарных ламинарных режимов сопряженного свободно-конвективного теплопереноса в замкнутой квадратной полости с тепловыделяющим элементом треугольной формы, расположенным в центре нижней границы рассматриваемой полости. Вертикальные стенки полости считались изотермическими и выполняли функцию теплоотвода. Процессы переноса импульса, массы и энергии в рассматриваемой замкнутой области описывались системой дифференциальных уравнений в частных производных с использованием преобразованных переменных «функция тока – завихренность». Краевая задача была решена методом конечных разностей на структурированной сетке. Особое внимание было уделено анализу эволюции изолиний функции тока и температуры, характеризующих особенности гидродинамики и теплопереноса. Также проведено исследование влияния степени черноты поверхности локального источника тепловыделения и внутренних границ замкнутой полости на гидродинамику и теплоперенос. Показаны особенности эволюции температурного факела, приведены распределения локальных и интегральных характеристик для различных чисел Рэлея.


Ключевые слова


естественная конвекция; поверхностное излучение; ламинарный режим; треугольный источник тепловыделения; метод конечных разностей

Полный текст:

PDF

Литература


Teimurazov A. S. Turbulent convective heat transfer in thin vertical fluid layers. Bulletin of Perm University. Physics, 2016, no. 1 (32), pp. 18–24 (In Russian). DOI: 10.17072/1994-3598-2016-1-18-24

Miroshnichenko I. V., Sheremet M. A., Oztop H. F. Abu-Hamdeh N. Natural convection of alumina-water nanofluid in an open cavity having multiple porous layers. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2018, vol. 125, pp. 648–657. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2018.04.108

Leporini M., Corvaro F., Marchetti B., Polonara F., Benucci M. Experimental and numerical investigation of natural convection in tilted square cavity filled with air. Experimental Thermal and Fluid Science, 2018, vol. 99, pp. 572–583. DOI: 10.1016/j.expthermflusci.2018.08.023

Mihajlenko S. A., Sheremet M. A. Simulation of convective heat transfer inside a rotating enclosure with a local heat source. Bulletin of Perm University. Physics, 2017, vol. 1 (35), pp. 19–25 (In Russian). DOI: 10.17072/1994-3598-2017-1-19-25

Miroshnichenko I. V., Pakhomov M. A., Shere-met M. A. Numerical analysis of conjugate turbu-lent convective-radiative heat transfer in an enclo-sure with a glass wall. Bulletin of Perm University. Physics, 2018, no. 1 (39), pp. 17–25 (In Russian).

DOI: 10.17072/1994-3598-2018-1-17-25

Miroshnichenko I. V., Sheremet M. A. Radiation effect on conjugate turbulent natural convection in a cavity with a discrete heater. Applied Mathe-matics and Computation, 2018. vol. 321, pp. 358–371. DOI: 10.1016/j.amc.2017.11.010

Kuznetsov G. V., Sheremet M. A. Conjugate natural convection with radiation in an enclosure. International. Journal of Heat Mass Transfer, 2009, vol. 52, pp. 2215–2223. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2008.12.006

Singh D. K, Singh S. N. Conjugate free convection with surface radiation in open top cavity. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2015, vol. 89, pp. 444–453. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2015.05.038

Patil S., Sharma A. K., Velusamy K. Conjugate laminar natural convection and surface radiation in enclosures: Effects of protrusion shape and position. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2016, vol. 76, pp. 139–146. DOI: 10.1016/j.icheatmasstransfer.2016.05.006

Gibanov N. S., Sheremet M. A. Natural convection in a cubical cavity with different heat source configurations. Thermal Science and Engineering Progress, 2018, vol. 7, pp. 138–145. DOI: 10.1016/j.tsep.2018.06.004

Kuznetsov G. V., Sheremet M. A. Chislennoe modelirovanie temperaturnih polej uzlov i blokov radioelektronnoi apparaturi i elektronnoi tehniki (Numerical simulation of temperature fields of units and blocks of radio-electronic equipment and electronic equipment). Microelectronics, 2009, vol. 38, pp. 344–352 (In Russian).

Martyushev S.G., Sheremet M.A. Numerical analysis of conjugate natural convection and surface radiation in an enclosure with local heat source. Computational Thermal Sciences, 2013, vol. 5, pp. 11–25. DOI: 10.1615/ComputThermalScien.2012006040

Aleshkova I. A., Sheremet M. A. Mathematical simulation of conjugate natural convection in a porous medium. Vestnik Udmurtskogo Universiteta Matematika. Mekhanika. Komputernie Nauki, vol. 2010, no. 2, pp. 49–56 (In Russian).

Siegel R., Howell J. R. Thermal radiation heat transfer. London: Taylor and Francis, 2002. 868 p.

Sparrow E.M, Cess R. D. Radiation heat transfer. Brooks Pub. Co., 1966, 322 p.




DOI: http://dx.doi.org/10.17072/1994-3598-2018-4-52-59

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.


ISSN: 1994-3598

Адрес издателя и учредителя: ПГНИУ, ул. Букирева, д. 15, г. Пермь, 614990

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору за соблюдением законодательства в сфере массовых коммуникаций и охраны культурного наследия. Свидетельство о регистрации средства массовой информации ПИ № ФС77-66788 от 08 августа 2016 г.

Научное издание

© ФГБОУ ВО «Пермский государственный национальный исследовательский университет», 2019

Лицензия Creative Commons Материалы журнала публикуются по лицензии Creative Commons - Attribution 4.0 International (CC BY 4.0).