Конвективный теплоперенос степенной жидкости в полости с источником энергии нестационарного объемного тепловыделения

Дарья Сергеевна Лоенко (Darya S. Loenko), Михаил Александрович Шеремет (Mikhail A. Sheremet)

Аннотация


Проводится численный анализ нестационарных режимов естественной конвекции неньютоновской жидкости в замкнутой полости при наличии локального источника энергии переменного объемного тепловыделения. Для описания неньютоновского характера течения рабочей среды используется модель степенной жидкости Оствальда-де-Виля. Определяющие дифференциальные уравнения в частных производных сформулированы в безразмерных переменных «функция тока–завихренность». Полученная краевая задача математической физики решена численно методом конечных разностей на равномерной сетке. Исследования проведены в широком диапазоне изменения степенного показателя для жидкости и частоты колебаний плотности объемного тепловыделения источника энергии. Установлены распределения изолиний функции тока и температуры, а также среднего числа Нуссельта на поверхности источника энергии и средней температуры внутри тепловыделяющего элемента, иллюстрирующие влияние определяющих параметров на режимы течения и теплоперенос.


Ключевые слова


естественная конвекция; степенная жидкость; локальный источник энергии переменного объемного тепловыделения

Полный текст:

PDF

Литература


Yigit S., Battu M., Turan O., Chakraborty N. Free convection of power-law fluids in enclosures with partially heating from bottom and symmetrical cooling from sides. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2019, vol. 145, 118782.

Rodriguez-Nunez K., Tabilo E., Moraga N. O. Conjugate unsteady natural heat convection of air and non-Newtonian fluid in thick walled cylindri-cal enclosure partially filled with a porous media. International Communications in Heat and Mass Transfer. 2019, vol. 108, 104304.

Wilkinson W. L. Non-Newtonian fluids. Fluid mechanics, mixing and heat transfer. London: Pergamon Press, 1960, 138 p.

Zhou E., Bayazitoglu Y. Developing laminar natural convection of power law fluids in vertical open ended channel. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2019, vol. 128, pp. 354–362.

Alloui Z., Vasseur P. Natural convection of Carreau–Yasuda non-Newtonian fluids in a vertical cavity heated from the sides. International Jour-nal of Heat and Mass Transfer. 2015, vol. 84, pp. 912–924.

Gangawane K. M., Manikandan B. Laminar natural convection characteristics in an enclosure with heated hexagonal block for non-Newtonian power law fluids. Chinese Journal of Chemical Engineer-ing. 2017, vol. 25, pp. 555–571.

Kefayati Gh. R. Simulation of magnetic field effect on natural convection of non-Newtonian power-law fluids in a sinusoidal heated cavity using FDLBM. International Communications in Heat and Mass Transfer. 2014, vol. 53, pp. 139–153.

Matin M. H., Khan W. A. Laminar natural convection of non-Newtonian power-law fluids between concentric circular cylinders. International Communications in Heat and Mass Transfer. 2013, vol. 43, pp. 112–121.

Lyubimov D. V., Perminov A. V. Motion of a thin oblique layer of a pseudoplastic fluid. Journal of Engineering Physics and Thermophysics. 2002, vol. 75, pp. 920–924.

Lyubimov D. V., Perminov A. V. Stability of steady-state non-Newtonian fluid layer flow. Fluid Dynamics. 2012, vol. 47, pp. 694–701.

Lyubimov D. V., Perminov A. V. Ustoichivost stacionarnogo ploskoparallelnogo techeniya psevdoplastichnoi zhidkosti v ploskom vertikalnom sloe. Computational Continuum Mechanics, 2014, vol. 7, no 3, pp. 270–278 (In Russian).

Khezzar L., Siginer D., Vinogarov I. Natural convection of power law fluids in inclined cavities. International Journal of Thermal Sciences, 2012, vol. 53, pp. 8–17.

Paskonov V. M., Polezhaev V. I., Chudov L. A. Chislennoe modelirovanie processov teplo- i massoobmena. Мoscow: Nauka, 1984, 288 p. (In Russian).

Loenko D. S., Shenoy A., Sheremet M. A. Natural convection of non-Newtonian power-law fluid in a square cavity with a heat-generating element. Energies, 2019, vol. 12, 2149.

Mikhailenko 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, no 1, pp. 19–25. (In Russian).




DOI: http://dx.doi.org/10.17072/1994-3598-2019-4-44-50

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.

Журнал включен в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук (специальности: 01.02.05 - Механика жидкости, газа и плазмы; 01.04.07 - Физика конденсированного состояния).

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).