اخبار و اعلانات

 آمار

تعداد نشریات38
تعداد شماره‌ها1,240
تعداد مقالات8,994
تعداد مشاهده مقاله7,843,781
تعداد دریافت فایل اصل مقاله4,705,322
آتش افروز, میثم, اسدی, طاهره. (1399). تأثیر نیروی شناوری بر رفتارهای هیدرودینامیکی و حرارتی جریان جابه‌جایی ترکیبی یک گاز تشعشعی در یک کانال دارای فرورفتگی. پدافند الکترونیکی و سایبری, 9(1), 67-81.
میثم آتش افروز; طاهره اسدی. "تأثیر نیروی شناوری بر رفتارهای هیدرودینامیکی و حرارتی جریان جابه‌جایی ترکیبی یک گاز تشعشعی در یک کانال دارای فرورفتگی". پدافند الکترونیکی و سایبری, 9, 1, 1399, 67-81.
آتش افروز, میثم, اسدی, طاهره. (1399). 'تأثیر نیروی شناوری بر رفتارهای هیدرودینامیکی و حرارتی جریان جابه‌جایی ترکیبی یک گاز تشعشعی در یک کانال دارای فرورفتگی', پدافند الکترونیکی و سایبری, 9(1), pp. 67-81.
آتش افروز, میثم, اسدی, طاهره. تأثیر نیروی شناوری بر رفتارهای هیدرودینامیکی و حرارتی جریان جابه‌جایی ترکیبی یک گاز تشعشعی در یک کانال دارای فرورفتگی. پدافند الکترونیکی و سایبری, 1399; 9(1): 67-81.

تأثیر نیروی شناوری بر رفتارهای هیدرودینامیکی و حرارتی جریان جابه‌جایی ترکیبی یک گاز تشعشعی در یک کانال دارای فرورفتگی

مکانیک سیالات و آیرودینامیک
مقاله 5، دوره 9، شماره 1 - شماره پیاپی 25، تیر 1399، صفحه 67-81    اصل مقاله (948.26 K)
نوع مقاله: مقاله پژوهشی
نویسندگان
میثم آتش افروز* 1؛ طاهره اسدی2
1دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی سیرجان، سیرجان، ایران
2دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی سیرجان، سیرجان، ایران
تاریخ دریافت: 04 اردیبهشت 1399،  تاریخ بازنگری: 19 تیر 1399،  تاریخ پذیرش: 04 بهمن 1399 
چکیده
در تحقیق حاضر، اثرات نیروی شناوری و پارامترهای تشعشعی بر رفتارهای هیدرودینامیکی و حرارتی جریان جابه‌جایی ترکیبی یک گاز تشعشعی در یک کانال شیب‌دار دوبعدی و دارای یک فرورفتگی ذوزنقه­ای شکل، مورد مطالعه و بررسی قرار می­گیرد. این فرورفتگی توسط دو پله شیب‌دار متوالی پسرو و پیشرو، درون کانال ایجاد می­شود. برای مدل‌سازی سطوح شیب‌دار این فرورفتگی در مختصات کارتزین، از روش ناحیه مسدود شده استفاده می­شود. برای به‌دست آوردن میدان‌های سرعت و دما، فرم بدون بعد معادلات حاکم با استفاده از روش حجم محدود و با به‌کارگیری الگوریتم سیمپل حل می‌شود. برای محاسبه دیورژانس شار تشعشعی در معادله انرژی، از روش راستاهای مجزا استفاده می­شود. نتایج حل عددی نشان می­دهد که با افزایش عدد گراشف و شیب کانال، مقادیر دمای متوسط مخلوط در طول فرورفتگی و همچنین مقادیر ضریب اصطکاک و نرخ انتقال حرارت روی دیوار پایینی فرورفتگی افزایش می­یابند. همچنین، هر افزایشی در مقادیر پارامتر تشعشع-هدایت و عمق اپتیکی منجر به افزایش مقادیر دمای متوسط مخلوط و عدد ناسلت کل روی دیوار پایینی فرورفتگی می­شود؛ در حالی‌که با افزایش ضریب البدو، این مقادیر کاهش می­یابند.
کلیدواژه‌ها
انتقال حرارت مرکب؛ فرورفتگی؛ جابه‌جایی ترکیبی؛ محیط تشعشعی؛ نیروی شناوری
عنوان مقاله [English]
Buoyancy Force Influence on the Hydrodynamics and Thermal Behaviors of Mixed Convection Flow of a Radiating Gas in a Duct with Recess
نویسندگان [English]
Meysam Atashafrooz1؛ Tahereh Asadi2
1Department of Mechanical Engineering, Sirjan University of Technology, Sirjan, Iran
2Department of Chemical Engineering, Sirjan University of Technology, Sirjan, Iran
چکیده [English]
In the present research, the effects of buoyancy force and radiative parameters on the hydrodynamic and thermal behaviors of mixed convection flow of a radiating gas in an inclined two-dimensional duct with a trapezoidal recess are studied and investigated. This recess is created inside the duct by two inclined backward and forward facing steps. For modeling the inclined surfaces of this recess in the Cartesian coordinates, the Blocked region method is used. To obtain the velocity and temperature fields, the dimensionless forms of the governing equations are solved using the finite volume method and by applying the Simple algorithm. The discrete-ordinates method is used to calculate the divergence of the radiative heat flux in the energy equation. The results of the numerical solution show that with increasing the Grashof number and duct inclination angle, the values of the mean bulk temperature along the recess and also the values of the friction coefficient and heat transfer rates on the bottom wall of recess increase. Besides, an increase in the magnitudes of radiation-conduction parameter and optical thickness results in an enhancement in the values of the mean bulk temperature and total Nusselt number along the bottom wall of recess; while these values decrease by increasing the magnitudes of albedo coefficient.
کلیدواژه‌ها [English]
Combined Heat Transfer, Recess, Mixed Convection, Radiative Medium, Buoyancy Force
مراجع
  1. Safaei, M.R., Togun, H., Vafai, K., Kazi, S.N., and Badarudin, A. “Investigation of Heat Transfer Enhancement in a Forward-Facing Contracting Channel Using FMWCNT Nanofluids”, Numer. Heat Tr. A-Appl., Vol. 66, No. 12, pp. 1321-1340, 2014.##
  2. Mohammed, H.A. Alawi, O.A., and Wahid, M.A. “Mixed Convective Nanofluid Flow in a Channel Having Backward-Facing Step with a Baffle”, Powder Technol., Vol. 275, pp. 329-343, 2015.##
  3. Kherbeet, A.S., Mohammed, H.A., Ahmed, H.E., Salman, B.H., Alawi, O.A., Safaei, M.R., and Khazaal, M.T. “Mixed Convection Nanofluid Flow Over Microscale Forward-Facing Step — Effect of Inclination and Step Heights”, Int. Commun. Heat Mass, Vol. 78, pp. 145-154, 2016.##
  4. Atashafrooz, M. “Effects of Ag-Water Nanofluid on Hydrodynamics and Thermal Behaviors of Three-Dimensional Separated Step Flow”, Alexandria Eng. J., Vol. 57, No. 4, pp. 4277-4285, 2018.##
  5. Atashafrooz, M., Sheikholeslami, M., Sajjadi H., and Delouei, A.A. “Interaction Effects of an Inclined Magnetic Field and Nanofluid on Forced Convection Heat Transfer and Flow Irreversibility in a Duct with an Abrupt Contraction”, J. Magn. Magn. Mater., Vol. 478, pp. 216-226, 2019.##
  6. Danane, F., Boudiaf, A., Mahfoud, O., Ouyahia, S.E., Labsi N., and Benkahla, Y.K., “Effect of Backward Facing Step Shape on 3D Mixed Convection of Bingham Fluid”, Int. J. Therm. Sci., Vol. 147, Article 106116, 2020.##
  7. Giannopoulos, A., and Aider, J.L. “Prediction of the Dynamics of a Backward-Facing Step Flow Using Focused Time-Delay Neural Networks and Particle Image Velocimetry Data-Sets”, Int. J. Heat Fluid Fl., Vol. 82, Article 108533, 2020.##
  8. Lin, J.T., Armaly, B.F., and Chen, T.S. “Mixed Convection in Buoyancy-Assisting, Vertical Backward-Facing Step Flows”, Int. J. Heat Mass Tran., Vol. 33, No. 10, pp. 2121-2131, 1990.##
  9. Selimefendigil, F. and Oztop, H.F. “Numerical Analysis of Laminar Pulsating Flow at a Backward Facing Step with an Upper Wall Mounted Adiabatic Thin Fin”, Comput. Fluids, Vol. 88, pp. 93–107, 2013.##
  10. Togun, H., Safaei, M.R., Sadri, R., Kazi, S.N., Badarudin, A., Hooman, K., and Sadeghinezhad, E. “Numerical Simulation of Laminar to Turbulent Nanofluid Flow and Heat Transfer over a Backward Facing Step”, Appl. Math. Comput., Vol. 239, pp. 153-170, 2014.##
  11. Alawi, O.A., Sidik, N.A.C., Kazi, S.N., and Abdolbaqi, M.K. “Comparative Study on Heat Transfer Enhancement and Nanofluids Flow over Backward and Forward Facing Steps”, J. Adv. Res. Fluid Mech. Therm. Sci., Vol. 23, No. 1, pp. 25-49, 2016.##
  12. Atashafrooz, M. and Badakhshan, S. “Three-dimensional Analysis of the Convective Nanofluid Flow in a Duct with Abrupt Contraction”, Fluid. Mec. Aero., Vol. 7, No. 2, pp. 59–72, 2018 (In Persian).##
  13. Mobadersani, F. and Rezavand Hesari, A. “MHD Effect on Nanofluid Flow and Heat Transfer in Backward-Facing Step Using Two-Phase Model”, AUT J. Mech. Eng., Vol. 4, No. 1, pp. 41-50, 2019.##
  14. Li, C., Cui, G., Zhai, J., Chen, S., and Hu, Z. “Enhanced Heat Transfer and Flow Analysis in a Backward-Facing Step Using a Porous Baffle”, J. Therm. Anal. Calorim., First online, pp.1-14, 2020 (https://doi.org/10.1007/s10973-020-09437-w).##
  15. Hilo, A.K., Talib, A.R.A., Iborra, A.A., Sultan M.T.H., and Hamid, M.F.A. “Effect of Corrugated Wall Combined with Backward-Facing Step Channel on Fluid Flow and Heat Transfer”, Energy, Vol. 190, Article 116294, 2020.##
  16. Nouri-Borujerdi, A. and Moazezi, A. “Investigation of Obstacle Effect to Improve Conjugate Heat Transfer in Backward Facing Step Channel Using Fast Simulation of Incompressible Flow”, Heat Mass Transf., Vol. 54, No. 1, pp. 135-150, 2018.##
  17. Nath, R. and Krishnan, M. “Numerical Study of Double Diffusive Mixed Convection in a Backward Facing Step Channel Filled with Cu-Water Nanofluid”, Int. J. Mech. Sci., Vol. 153-154, pp. 48-63, 2019.##
  18. Selimefendigil, F., Çoban, S.Ö., and Öztop, H.F. “Electrical Conductivity Effect on MHD Mixed Convection of Nanofluid Flow over a Backward-Facing Step”, J. Cent. South Univ., Vol. 26, No. 5, pp. 1133-1145, 2019.##
  19. Atashafrooz, M., Sajjadi, H., and Delouei, A.A. “Interacting Influences of Lorentz Force and Bleeding on the Hydrothermal Behaviors of Nanofluid Flow in a Trapezoidal Recess with the Second Law of Thermodynamics Analysis”, Int. Commun. Heat Mass, Vol. 110, Article 104411, 2020.##
  20. Barhaghi, D.G. and Davidson, L. “Large-Eddy Simulation of Mixed Convection-Radiation Heat Transfer in a Vertical Channel”, Int. J. Heat Mass Tran., Vol. 52, No. 17-18, pp. 3918-3928, 2009.##
  21.  Chiu, H.C., Jang J.H., and Yan, W.M. “Mixed Convection Heat Transfer in Horizontal Rectangular Ducts with Radiation Effects”, Int. J. Heat Mass Tran., Vol. 50, No. 15-16, pp. 2874-2882, 2007.##
  22. Ansari, A.B. and Gandjalikhan Nassab, S.A. “Forced Convection of Radiating Gas over an Inclined Backward Facing Step using the Blocked-off Method”, Therm. Sci., Vol. 17, No. 3, pp. 773-786, 2013.##
  23. Sadeghi, P. and Safavinejad, A. “Radiative Entropy Generation in a Gray Absorbing, Emitting, and Scattering Planar Medium at Radiative Equilibrium”, J. Quant. Spectrosc. Ra., Vol. 201, pp. 17-29, 2017.##
  24. Centeno, F.R., Brittes, R., Rodrigues, L.G.P., Coelho, F.R. and França, F.H.R. “Evaluation of the WSGG Model Against Line-By-Line Calculation of Thermal Radiation in a non-Gray Sooting Medium Representing an Axisymmetric Laminar Jet Flame”, Int. J. Heat Mass Tran., Vol. 124, pp. 475-483, 2018.##
  25. Sheikholeslami, M. and Rokni, H.B. “Numerical Simulation for Impact of Coulomb Force on Nanofluid Heat Transfer in a Porous Enclosure in Presence of Thermal Radiation”, Int. J. Heat Mass Tran., Vol. 118, pp. 823–831, 2018.##
  26. Lari, K., Baneshi, M., Gandjalikhan Nassab, S.A., Komiya A. and Maruyama, S. “Numerical Study of Non-Gray Radiation and Natural Convection using the Full-Spectrum k-Distribution Method”, Numer. Heat Tr. A-Appl., Vol. 61, No. 1, pp.61-84, 2012.##
  27. Sheikholeslami, M., Sajjadi, H., Delouei, A.A., Atashafrooz, M. and Li, Z. “Magnetic Force and Radiation Influences on Nanofluid Transportation through a Permeable Media Considering Al2O3 Nanoparticles”, J. Therm. Anal. Calorim., Vol. 136, No. 6, pp. 2477-2485, 2019.##
  28. Javadzadegan, A., Motaharpour, S.H., Moshfegh, A., Akbari, O.A., Afrouzi, H.H. and Toghraie, D. “Lattice-Boltzmann Method for Analysis of Combined Forced Convection and Radiation Heat Transfer in a Channel with Sinusoidal Distribution on Walls”, Physica A, Vol. 526, Article 121066, 2019.##
  29. Bahrami, A., Safavinejad, A., and Amiri, H. “Spectral Radiative Entropy Generation in a Non-Gray Planar Participating Medium Including H2O and CO2”, J. Quant. Spectrosc. Ra., Vol. 227, pp. 32-46, 2019.##
  30. Atashafrooz, M. “Influence of Radiative Heat Transfer on the Thermal Characteristics of Nanofluid Flow over an Inclined Step in the Presence of an Axial Magnetic Field”, J. Therm. Anal. Calorim., Vol. 139, No. 5, pp. 3345–3360, 2020.##
  31. Zhang, R., Ghasemi, A., Barzinjy, A.A., Zareei, M., Hamad S.M., and Afrand, M., “Simulating Natural Convection and Entropy Generation of a Nanofluid in an Inclined Enclosure under an Angled Magnetic Field with a Circular Fin and Radiation Effect”, J. Therm. Anal. Calorim., Vol. 139, No. 6, pp. 3803–3816, 2020.##
  32. Ko, M. and Anand, N. K. “Three-Dimensional Combined Convective – Radiative Heat Transfer over a Horizontal Backward-Facing Step-A Finite-Volume Method”, Numer. Heat Tr. A-Appl., Vol. 54, No. 2, pp.109-129, 2008.##
  33. Dehghani Rayeni, A., and Gandjalikhan Nassab, S.A. “Numerical Simulation of Forced Convection Duct Flow of a Radiating Gas with Separation”, Fluid. Mec. Aero., Vol. 6, No. 1, pp. 53–66, 2017 (In Persian).##
  34. Atashafrooz, M., Gandjalikhan Nassab, S. A. “Numerical Analysis of Laminar Forced Convection Recess Flow with Two Inclined Steps Considering Gas Radiation Effect”, Comput. Fluids, Vol. 66, pp.167-176, 2012.##
  35. Atashafrooz, M. and Gandjalikhan Nassab, S.A. “Combined Heat Transfer of Radiation and Forced Convection Flow of Participating Gases in a Three-Dimensional Recess”, J. Mech. Sci. Technol., Vol. 26, No. 10, pp. 3357-3368, 2012.##
  36. Atashafrooz, M., Gandjalikhan Nassab S.A., and Lari, K. “Numerical Analysis of Interaction Between Non‑Gray Radiation and Forced Convection Flow over a Recess using the Full‑Spectrum k‑Distribution Method”, Heat Mass Transf., Vol. 52, No. 2, pp. 361-377, 2016.##
  37. Siegle, R. and Howell, J.R. “Thermal Radiation Heat Transfer”, 4th Edition, Taylor & Francis, New York, 2002.##
  38. Modest, M.F. “Radiative Heat Transfer”, Third Edition, Academic Press, New York, 2013.##
  39. Patankar, S.V. and Spalding, D.B. “A Calculation Procedure for Heat, Mass and Momentum Transfer in Three-Dimensional Parabolic Flows”, Int. J. Heat Mass Tran., Vol. 15, No. 10, p. 1787–1806, 1972.##

 

 

آمار
تعداد مشاهده مقاله: 657
تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 196