KFUPM ePrints

NUMERICAL INVESTIGATION OF MECHANISMS TO AID IN ENHANCING SURFACE HEAT TRANSFER FROM AND IMPINGING 2D HOT-AIR JET

Mohammed, Mumtaz Ahmed Khan (2010) NUMERICAL INVESTIGATION OF MECHANISMS TO AID IN ENHANCING SURFACE HEAT TRANSFER FROM AND IMPINGING 2D HOT-AIR JET. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img]PDF (M. S. Thesis)
3129Kb

Arabic Abstract

لطالما كانت مشكلة تغطية الجليد للطائرة أثناء الطيران مصدر قلق بالغ للملاحة الجوية، لما يؤثره سلباً على أداء الطائرة. لقد بذلت جهود متواصلة لتحسين النظم المضادة للجليد في الطائرات. من هذه الأنظمة نظام الهواء الساخن المضاد للجليد، والذي يستخدم الهواء الساخن المدفوع من ضاغط المحرك لتسخين أسطح الطائرة ذات الأهمية في عملية الطيران. في هذا النظام يلامس الهواء الساخن الجوانب الداخلية لأسطح الطائرة المهمة والحرجة في عملية الطيران التي تكون عرضة لتكون الجليد على الجوانب الخارجية منها. بسبب الانتقال الحراري من فوهات هذا النظام الملامسة للأسطح فإن ذلك يمنع تكون الجليد وتراكمه. وقد أجريت العديد من الدراسات التجريبية والعددية لزيادة كفاءة نظام الهواء الساخن المضاد للجليد. ولقد تركزت معظم الدراسات والتحقيقات على تصميم فتحة الفوهات أو على الشكل الهندسي للمنطقة الملامسة للهواء الساخن. وبما أن مساحة الانتقال الحراري تتقلص بحدة ما وراء المنطقة الملامسة للفوهة، فلقد عمدت الدراسات والتحقيقات إلى استخدام فوهات متعددة لتعزيز مساحة الانتقال الحراري على مساحة أكبر. ومع ذلك، فإن استخدام فوهات متعددة يزيد من الضغط والإجهاد على المحرك بطلب كميات أكبر من الهواء الساخن. هناك طريقة واحدة للحفاظ على ثبات كمية الهواء المطلوبة من المحرك دون زيادة باستخدام فوه واحدة مع آليات مختلفة مساندة جنباً إلى جنب لتعزيز عملية الانتقال الحراري على مساحة أكبر. وبالتالي فإن هذه الدراسة تركز على زيادة الانتقال الحراري على مساحة أكبر باستخدام فوه واحدة مع آليات مختلفة مساندة جنباً إلى جنب لتعزيز عملية الانتقال الحراري على مدى نطاق أوسع خارج المنطقة الملامسة للفوه. معظم هذه الآليات تزيد من اضطراب تدفق الهواء الساخن مما يتسبب في تحسين عملية الانتقال الحراري. في هذا الإطار، جرى استخدام ودراسة عدد من الأشكال، مثل المثلثات المتعددة، الاسطوانات، الأسافين، القنوات، التجاويف، مولد الدوامات. تم استخدام برنامج FLUENT للمحاكاة العددية للنماذج المذكورة أعلاه. على ضوء هذه الدراسة، سوف تساعد النتائج المحصلة على فهم الطرق والآليات التي تعزز مساحة الانتقال الحراري كما هو مطبق في النظم المضادة للجليد في الطائرات.

English Abstract

Aircraft icing is a serious concern for the aviation community since it adversely affects flight performance. There has always been a continuous effort to improve aircraft anti-icing systems. One such system is the hot-air anti-icing systems, which uses hot-air from the engine compressor bleed to heat critical aircraft surfaces. In this system hot-air is impinged on the inner side of critical aircraft surfaces which are susceptible to ice formation on the outer side. The heat transfer due to jet impingement prevents formation of ice and its accumulation. Numerous experimental and numerical studies have been performed to increase the efficiency of the hot-air jet based anti-icing systems. Most of the investigations have focused on either orifice design or the impingement region of target surface geometry. Since this surface heat transfer drops off sharply past the impingement region, investigators have studied the use of multiple jets to enhance surface heat transfer over a larger area. However, use of multiple jets is a further strain on engine resources. One way to conserve engine resources is to use single jet in conjunction with various mechanisms to enhance heat transfer over a large area. Hence, the study focuses on the heat transfer over a larger area using single jet and various mechanisms which can enhance heat transfer outside the impinging region. Most of these mechanisms increase the turbulence in the flow resulting in enhanced heat transfer. In this regards, several types of obstacles such as multiple triangles, cylinder, wedge, channel, cavities and vortex generator were investigated. The commercial CFD code, FLUENT, was used for numerical simulation of the above models. Insight gained from this study will help understand ways or mechanisms to enhance surface heat transfer as applied in aircraft anti-icing system.



Item Type:Thesis (Masters)
Date:27 January 2010
Date Type:Completion
Subjects:Aerospace
Engineering
Divisions:College Of Engineering Sciences > Aerospace Engineering Dept
Creators:Mohammed, Mumtaz Ahmed Khan
Email:mumtaz@kfupm.edu.sa
Committee Advisor:Saeed, Farooq
Committee Co-Advisor:Al-Garni, Ahmed Z.
Committee Members:Hanafy, Omar and Sahin, Ahmet and Mokheimer, Esmail M. A.
ID Code:136280
Deposited By:mumtaz ahmed khan
Deposited On:25 May 2010 12:05
Last Modified:30 Apr 2011 17:05

Repository Staff Only: item control page