تاثیر چیدمان سیلندر بیضوی بر جریان آشفته و انتقال حرارت در کانال های افقی

در این مطالعه، رفتار جریان آشفته در یک کانال افقی حاوی سیلندرهای بیضوی با ضریب منظر 0.45 و 0.5 و عدد رینولدز 5000 موردمطالعه قرارگرفته است. همچنین، با استفاده از روش اجزا محدود برای حل معادلات حرارت و سیالات، تاثیر پارامترهایی مانند میزان انتقال حرارت، عدد ناسلت، توزیع دما و توزیع سرعت بر جریان سیال موردبررسی قرارگرفته است. نتایج این مطالعه نشان می‌دهد که حضور سیلندرها باعث افزایش گردابه‌ها و تغییر الگوهای جریان از متقارن به نامتقارن می‌شود. همچنین، با افزایش عدد رینولدز، جریان به‌طور فزاینده‌ای آشفته شده و مکانیک چرخشی سیلندرها به توزیع متفاوت دما و سرعت کمک می‌کند. در بررسی جریان حول سیلندرهای بیضوی، مشاهده‌شده است که نقطه ماکزیمم دمایی در حالت خواص ثابت بین سیلندر سوم و چهارم و در حالت خواص متغیر پشت سیلندر پنجم رخ می‌دهد. همچنین، سرعت سیال تاثیر بیشتری بر میزان انتقال حرارت نسبت به سطح تبادل حرارتی دارد. کاهش ضریب منظر منجر به کاهش میزان انتقال حرارت در جریان مغشوش می‌شود و کانتورهای دما در این جریان یکنواخت‌تر هستند که به علت اختلاط و ارتعاشات عرضی جریان آشفته است. این یافته‌ها می‌توانند به بهبود طراحی سیستم‌های انتقال حرارت و کنترل جریان در کاربردهای مهندسی کمک کنند.

effect of elliptical cylinder arrangement on turbulent flow and heat transfer in horizontal channels

in this study, the turbulent flow behavior in a horizontal channel containing elliptical cylinders with aspect ratio 0.45 and 0.5 and reynolds number 5000 has been studied. also, by using the finite element method to solve heat and fluid equations, the effect of parameters such as heat transfer rate, nusselt number, temperature distribution and velocity distribution on fluid flow has been investigated. the results of this study show that the presence of cylinders increases the vortices and changes the flow patterns from symmetrical to asymmetrical. also, as the reynolds number increases, the flow becomes increasingly turbulent and the rotating mechanics of the cylinders contribute to a different distribution of temperature and velocity. in the investigation of the flow around elliptical cylinders, it has been observed that the temperature maximum point occurs between the third and fourth cylinders in the case of constant properties and behind the fifth cylinder in the case of variable properties. also, the fluid velocity has a greater effect on the heat transfer rate than the heat exchange surface. reducing the aspect ratio leads to a decrease in the amount of heat transfer in the turbulent flow, and the temperature contours in this flow are more uniform, which is due to the mixing and transverse vibrations of the turbulent flow. these findings can help to improve the design of heat transfer and flow control systems in engineering applications.