Numerical analysis of conjugate turbulent convective-radiative heat transfer in an enclosure with a glass wall
DOI:
https://doi.org/10.17072/1994-3598-2018-1-17-25Abstract
Mathematical simulation of unsteady turbulent natural convection and thermal surface radiation in a closed cavity with solid heat-conducting walls of finite thickness in the presence of a heat source of constant temperature has been carried out. The governing equations for the conservation of mass, momentum, and energy have been written using a system of partial differential equations in terms of stream function, temperature and vorticity. The boundary-value problem has been solved by the finite difference method. The effect of turbulence has been modeled using the standard model. The effects of the surface emissivity and the nonstationary factor on the fluid flow and heat transfer have been studied. As a result of the studies, distributions of both local (isolines of the stream function and temperature) and integral (average radiative and convective Nusselt numbers) characteristics have been obtained. It has been shown that an increase in the surface emissivity leads to a modification of flow patterns and the heat transfer enhancement.References
Wu T., Lei C. On numerical modelling of conjugate turbulent natural convection and radiation in a differentially heated cavity. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2015, vol. 91, pp. 454–466. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2015.07.113.
Varapaev V. N., Golubev S. S. Comparison of the exact and approximate calculation boundary heat radiation in numerical solution of conjugate problem natural convection in window vertical slot. Vestnik MGSU, 2011, no. 8, pp. 129–136 (In Rus-sian).
Wang Y., Menga X., Yang X., Liua J. Influence of convection and radiation on the thermal environ-ment in an industrial building with buoyancy-driven natural ventilation. Energy and Buildings, 2014, vol. 75, pp. 394–401. DOI: 10.1016/j.enbuild.2014.02.031.
Astanina M. S., Sheremet M. A. Simulation of natural convection with variable viscosity in an enclosure with a local heat source. Bulletin of Perm University. Series: Physics, 2015, no. 3 (31), pp. 52–58 (In Russian).
Durgam S., Venkateshan S. P., Sundararajan T. Experimental and numerical investigations on optimal distribution of heat source array under natural and forced convection in a horizontal channel. International Journal of Thermal Sciences, 2017, Vol. 115, pp. 125–138. DOI: 10.1016/j.ijthermalsci.2017.01.017.
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).
Gibanov N. S., Sheremet M. A. Effect of shape and sizes of a local heat source on convective heat transfer in a square cavity. Computer Research and Modeling, 2015, vol. 7, no 2, pp. 271–280 (In Russian).
Yang G., Wu J. Y. Effects of natural convection, wall thermal conduction, and thermal radiation on heat transfer uniformity at a heated plate located at the bottom of a three-dimensional rectangular enclosure. Numerical Heat Transfer, Part A: Appli-cations, 2016, vol. 69, pp. 589–606. DOI: 10.1080/10407782.2015.1090238.
Miroshnichenko I.V., Sheremet M.A. Turbulent natural convection heat transfer in rectangular en-closures using experimental and numerical ap-proaches: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2018, vol. 82, pp. 40–59. DOI: 10.1016/j.rser.2017.09.005.
Miroshnichenko I.V., Sheremet M.A. Turbulent natural convection combined with thermal surface radiation inside an inclined cavity having local heater. International Journal of Thermal Sciences, 2018, vol. 124, pp. 122–130. DOI: 10.1016/j.ijthermalsci.2017.09.023.
Ampofo F., Karayiannis T.G. Experimental benchmark data for turbulent natural convection in an air filled square cavity. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2003, vol. 46, pp. 3551–3572. DOI: 10.1016/S0017-9310(03)00147-9.
Siegel R., Howell J.R. Thermal radiation heat transfer. London: Taylor & Francis, 2002. 868 p.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Автор предоставляет Издателю журнала (Пермский государственный национальный исследовательский университет) право на использование его статьи в составе журнала, а также на включение текста аннотации, полного текста статьи и информации об авторах в систему «Российский индекс научного цитирования» (РИНЦ).
Автор даёт своё согласие на обработку персональных данных.
Право использования журнала в целом в соответствии с п. 7 ст. 1260 ГК РФ принадлежит Издателю журнала и действует бессрочно на территории Российской Федерации и за её пределами.
Авторское вознаграждение за предоставление автором Издателю указанных выше прав не выплачивается.
Автор включённой в журнал статьи сохраняет исключительное право на неё независимо от права Издателя на использование журнала в целом.
Направление автором статьи в журнал означает его согласие на использование статьи Издателем на указанных выше условиях, на включение статьи в систему РИНЦ, и свидетельствует, что он осведомлён об условиях её использования. В качестве такого согласия рассматривается также направляемая в редакцию справка об авторе, в том числе по электронной почте.
Редакция размещает полный текст статьи на сайте Пермского государственного национального исследовательского университета: http://www.psu.ru и в системе OJS на сайте http://press.psu.ru
Плата за публикацию рукописей не взимается. Гонорар за публикации не выплачивается. Авторский экземпляр высылается автору по указанному им адресу.
