Komşu duvarları farklı sıcaklıkta tutulan dikdörtgensel kapalı ortamlarda doğal taşınım

Abstract

Bu çalışmada, iki boyutlu dikdörtgensel kapalı ortamlardaki laminer doğal taşınım sayısal olarak çalışılmıştır. Akım fonksiyonu-girdap formülasyonu ve Boussinesq yaklaşımı ile elde edilen temel denklemler sonlu fark yöntemleriyle çözülmüştür. Çözümlemede iki durum ele alınmıştır: Daimi ve daimi olmayan doğal taşınım. Daimi doğal taşınım durumu için, Rayleigh sayısı, Prandtl sayısı ve kapalı ortamın boyut oranının akış alanı ve enerji geçişi üzerindeki etkileri bir yan duvarı ısıtılmış, üst duvarı soğutulmuş ve diğer duvarları adyabatik olan bir kapalı ortam için ayrıntılı olarak olarak araştırılmıştır. Hesaplamalar Rayleigh sayısının l02-101 değerleri, Prandtl sayısının 0.01-100 değerleri ve boyut oranının 0.25-4 değerleri için yapılmıştır. Rayleigh sayısının artan değeriyle akış için üç farklı rejim tanımlaması yapılmıştır: İletim, geçiş ve sınır tabaka rejimleri. Akış üzerindeki taşınım etkilerini göstermek için analitik olarak iletim çözümü elde edilmiştir. Prandtl sayısı etkisiyle ilgili bulguları desteklemek için bir skala analizi yapılmıştır. Komşu duvarları farklı sıcaklıklarda tutulan kapalı bir ortam için 0° ve 360° arasındaki eğim açılarında, eğim açısının etkisi araştırılmıştır. En yüksek ve en düşük ısı geçişinin gerçekleştiği açı değerleri belirlenmiştir. Daimi olmayan doğal taşınım durumu için, başlangıçta durgun ve eşsıcaklıklı bir akışkan içeren bir kapalı ortam, bir yan duvarından aniden ısıtılırken üst duvarından aniden soğutulmuş ve bu adım değişikliğinden sonra akış ve sıcaklık alanlarının gelişimi incelenmiştir. Bu çalışmada geliştirilen bilgisayar yazılımını test etmek ve doğruluğunu onaylamak için düşey duvarları farklı sıcaklıkta tutulan karesel bir kapalı ortam gibi farklı konfigürasyonlar ele alınmış ve elde edilen sonuçların literatürde mevcut sonuçlarla karşılatırılması çok iyi bir uyum göstermiştir.