بررسی انتقال گرمای جابه‌جایی اجباری از سیلندرهای بیضوی دوار

در این تحقیق انتقال گرمای جابه‌جایی از سیلندرهای دوار مورد بررسی قرار گرفته است. سیلندرها از نوع بیضوی با نسبت قطرهای 0.0625، 0.5 و 1 با آهنگ چرخش 0.5، 1 و 1.5 می‌باشند. معادلات حاکم شامل پیوستگی، مومنتم و انرژی با روش‌های عددی حل و خطوط جریان، بردارهای سرعت و کانتور دما استخراج شده است. تحلیل عددی برای رینولدز ثابت در محدوده جریان لایه ای با روش المان محدود توسط نرم افزار تجاری comsol صورت گرفته است. برای شبیه‌سازی جریان چرخشی حول سیلندر، ناحیه‌ی حل به دو ناحیه‌ی چرخشی و ثابت تقسیم و به یکدیگر کوپل گردید. با تغییر آهنگ چرخش، میزان انتقال گرما و خطوط جریان در هر یک از حالات ارائه شده است. جریان به صورت ناپایا تحلیل شده که لحظه‌ی شروع تحلیل برابر با شروع ناگهانی سیلندر به چرخش است. نتایج نشانگر افزایش انتقال گرما در تمامی نسبت قطرها با افزایش نسبت چرخش است. در نسبت چرخش بالاتر گردابه‌ها در مسیر دوران دیواره‌ی جامد بالاجبار حذف شده و سریعا به لبه‌ی سیلندر منتقل می‌گردند. از نظر نسبت انتقال گرما به نیروی پسآ، بهترین حالت استوانه‌ی دوار است.

Investigation of Forced Convective Heat Transfer around Rotating Elliptic Cylinders

In this research, convective heat transfer in a flow over rotating elliptic cylinders with various axis ratios and rotation rates is investigated numerically. The governing equations including continuity, momentum and energy equations are solved by numerical finite element method. The rotating cylinder was assumed at a constant temperature and heat dissipation to the flow was defined. Numerical analysis was performed by means of COMSOL Multiphysics software. Two domains were defined in the geometry, the rotating one with constant velocity and the second one was assumed to be stationary and the domains are paired to each other. The heat transfer rate and streamlines are obtained for all cases. The unsteady flow is studied when the cylinder starts to rotate suddenly. The results indicate an increase in heat transfer by increasing the rotational ratio. In the higher rotational ratios, the vortices in rotational path of the solid wall are removed and immediately transferred to the edge of the cylinder. In terms of the ratio of heat transfer to drag force, rotating cylinder with axis ratio of unity is the best one.