بررسی عددی تاثیر جدار الاستیک بر انتقال گرما در برهم کنش شاره-جامد حول استوانه محصور در کانال

در این پژوهش تاثیر برهم کنش شاره-جامد برای جریان همرفت اجباری حول استوانه دایروی محصور در کانال دوبعدی با جریان تراکم ناپذیر بررسی‌شده است. تمامی سطوح کانال عایق می‌باشد و استوانه در دمای ثابت با جریان عبوری سرد، تبادل گرما دارد. سطح پایینی این کانال صلب می‌باشد اما قسمتی از سطح بالایی الاستیک می‌باشد. با عبور جریان از اطراف استوانه گرم و نوسان جدار الاستیک، آهنگ انتقال گرما در هر لحظه تغییر می‌کند که این تغییرات تابع شرایط ارتعاش نوسانگر الاستیک می‌باشد. مکان سطح الاستیک، دامنه و فرکانس ارتعاشی از مهم‌ترین عوامل تاثیرگذار بر جریان عبوری از کانال می‌باشند. ازاین‌جهت در این پژوهش ابتدا مکان سطح الاستیک بررسی‌شده و سپس دامنه و فرکانس نوسانگر در چندین حالت بررسی‌شده است. بررسی‌های صورت گرفته در پنج عدد رینولدز مختلف نشان می‌دهد که جایگزینی جدار الاستیک در بالادست استوانه تاثیر بسیار بیشتری در افزایش انتقال گرما، نسبت به جایگزینی در پایین‌دست استوانه دارد. همچنین نتایج بیانگر این است که با جایگزینی جدار الاستیک و افزایش دامنه و فرکانس ارتعاشی، عدد نوسلت متوسط به طور مرتب افزایش یافته و متوسط دمای سیال خروجی از کانال نیز با افزایش دامنه و فرکانس، افزایش می‌یابد.

numerical investigation of the effect of an elastic wall on heat transfer around a cylinder within a channel

the fluid-solid interaction of forced convective flow around a circular cylinder within a channel is investigated. all the channel surfaces are insulated, and the cylinder has heat transfer with the cold passing flow at a constant temperature. the lower surface of the channel is rigid, while the upper part is elastic. crossing the flow into the hot surface and vibrating the elastic shell cause the heat transfer rate of the cylinder to change. the changes depend on the vibration conditions of the elastic oscillator. it was found that the location of the elastic surface, vibrational amplitude and frequency are the most significant factors affecting the exit flow temperature of the channel. the variation of main parameters (elastic surface location, amplitude and frequency) which affect the flow pattern was investigated. studies at five different reynolds shows that replacing the elastic wall on the cylinder upstream has a more significant effect on increasing heat transfer compared to the cylinder downstream. the results also indicate a growth in average nusselt number by rising the vibrational amplitude and frequency.