KFUPM ePrints

Natural convection flow in parallel-plate vertical channels

Anwar, Sohail (2003) Natural convection flow in parallel-plate vertical channels. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img]
Preview
PDF
1579Kb

Arabic Abstract

الغرض من هذه الدراسة هو البحث عن حل عددي لمسألة انتقال الحرارة بالحمل الطبيعي المضطرب في قناة رأسية وتكمن أهمية هذا البحث في أنها تتعلق بكثير من التطبيقات الهندسية كتبريد بعض المعدات الكهربائية والإلكترونية وبعض عناصر المفاعل النووي والتهوية المنزلية والكثير من التطبيقات الأخرى . ويعالج هذا البحث التدفق في القنوات العمودية ذات المقطع الثابت (القنوات الصفائحية المتوازية) لكن بطرق مختلفة للتسخين . فقد تم الحصول على تفاصيل التدفق والحقل الحراري من حل قانون بقاء الكتلة وكمية الحركة والطاقة بالإضافة إلى نموذج للانسياب المضطرب . وتغطي الدراسة رقم رالي من (109-105) . وتركز على تأثير شكل القناة على خصائص التدفق والحقل الحراري بالإضافة إلى تغير رقم نوسلت المحلي والمتوسط . وقد تم تحقيق صحة التنبأ العددي للسرعة والحقل الحراري بالإضافة إلى تغير رقم نوسات بالمقارنة مع البيانات التجريبية المتوفرة في المجلات العلمية . وقد دلت النتائج على أن نموذج low Re k-e-M3 لديه قدرة التنبأ على التدفق طبيعي لانتقال الحرارة بالحمل المضطرب في القنوات الصفائحية العمودية المتوازية في المجال المذكور المحدد لرقم رالي . وقد تم استخدام نماذج مختلفة لنمذجة عملية التدفق في مدخل ومخرج القناة . وقد دلت النتائج على أن افتراض الضغط المتساوي عند المدخل يمكن أن يمثل التدفق الحقيقي للقنوات الصفائحية العمودية المتوازية .وقد تم اشتقاق علاقة توافقية لرقم نوسلت تم بدلالة رقم رالية المعدل ونسبة الطول إلى العرض للقناة ذات للسطوح المسخنة بشكل متساوي للتدفق الحراري وبشكل متساوي لدرجة الحرارة .

English Abstract

The aim of this research is to investigate numerically the problem of buoyancy driven turbulent natural convection flow in a vertical channel. The importance of this problem is mainly due to many related engineering applications such as cooling of electric and electronic equipment, nuclear reactor fuel elements, home ventilation, and many others. The investigation is limited to vertical channels of uniform cross-section (parallel-plate channels) but with different modes of heating. The details of the flow and thermal fields are obtained from the solution of the conservation equation of mass, momentum and energy in addition to equation of the low Reynolds number turbulence models. The study covers Rayleigh number ranging from 10⁵ to 10⁹ and focuses on the effect of channel geometry on the characteristic of the flow and thermal fields as well as the local and average Nusselt number variation. The numerically predicted velocity and thermal field as well as the Nusselt number variation are validated using experimental data available in the literature. The present results indicate that the Low Re κ-ξ M3 Model has the capability to predict the complex buoyancy driven turbulent natural convection flow in the vertical channel in the considered Rayleigh number range. Different models were used to simulate the flow process at the channel inlet and exit sections. A uniform pressure inlet boundary condition can simulate actual flow processes for parallel-plate vertical channels. A Nusselt number correlation has been developed in terms of Modified Rayleigh number and channel aspect ratio for symmetrically heated isothermal and isoflux vertical surfaces.



Item Type:Thesis (Masters)
Date:December 2003
Date Type:Completion
Subjects:Mechanical
Divisions:College Of Engineering Sciences > Mechanical Engineering Dept
Creators:Anwar, Sohail
Committee Advisor:Badr, Maher M.
Committee Members:Said, A. S. and Zubair, Syed M. and Habib, Mohammed A. and Ben-Mansour, Rached
ID Code:9701
Deposited By:KFUPM ePrints Admin
Deposited On:22 Jun 2008 16:46
Last Modified:25 Apr 2011 09:20

Repository Staff Only: item control page