بررسی عددی خصوصیات جریان و انتقال حرارت روی یک صفحه مسطح تحت تاثیر یک جت برخوردی خود محرک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت، ایران

2 مرکز علوم و فناوری مکانیک و هوافضا، دانشگاه بیرا اینتریور، کوویلیا، پرتغال

چکیده

در تحقیق حاضر به بررسی عددی میدان جریان و انتقال حرارت برخوردی نوسان‌سازهای سیال در فواصل نزدیک پرداخته شده است. شبیه‌سازی‌ها تحت شرایط دوبعدی، تراکم ناپذیر و ناپایا انجام شده و هدف ارزیابی تاثیر تغییر فاصله، تغییر زاویه نازل خروجی، حذف نازل خروجی و تغییر عدد رینولدز است. همچنین برای بررسی جامع، نتایج نوسان‌ساز سیال با نتایج جت ثابت مقایسه شده است. به منظور صحت‌سنجی نتایج از دو پژوهش تجربی برای نوسان‌ساز سیال و جت ثابت بهره برده شده و تطابق خوبی میان نتایج مشاهده شده است. نتایج نشان می‌دهد که، افزایش فاصله در نوسان‌سازها سبب کاهش حداکثر حدود 11 درصد در عدد ناسلت برای نقطه سکون می‌شود، درحالی که تغییر فاصله تاثیر قابل توجهی در جت ثابت ندارد. علاوه بر این، تغییر در زاویه نازل خروجی سبب تغییر در عدد ناسلت می‌شود اما این تغییر روند مشخصی ندارد. شایان ذکر است که حذف نازل خروجی نیز باعث افزایش عدد ناسلت می‌شود. افزایش عدد رینولدز برای نوسان‌ساز‌ها و جت ثابت به ترتیب سبب افزایش تقریبی حداقل 22 و 28 درصد در عدد ناسلت در نقطه سکون خواهد شد.

کلیدواژه‌ها


Smiley face

https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

[1]         H. M. Maghrabie, “Heat transfer intensification of jet impingement using exciting jets - A comprehensive review,” Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 139, no. September 2020, p. 110684, 2021, doi: 10.1016/j.rser.2020.110684.
[2]         M. A. Hossain, “Sweeping Jet Film Cooling,” 2020.
[3]         M. A. Hossain, R. Prenter, R. K. Lundgreen, A. Ameri, J. W. Gregory, and J. P. Bons, “Experimental & numerical investigation of sweeping jet film cooling,” Proc. ASME Turbo Expo, vol. 5C-2017, no. June, 2017, doi: 10.1115/GT2017-64479.
[4]         W. Zhou, L. Yuan, Y. Liu, D. Peng, and X. Wen, “Heat transfer of a sweeping jet impinging at narrow spacings,” Exp. Therm. Fluid Sci., vol. 103, no. November 2018, pp. 89–98, 2019, doi: 10.1016/j.expthermflusci.2019.01.007.
[5]         M. Koklu, “Effect of a coanda extension on the performance of a sweeping-jet actuator,” AIAA J., vol. 54, no. 3, pp. 1125–1128, 2016, doi: 10.2514/1.J054448.
[6]         S. Ghanami and M. Farhadi, “Fluidic Oscillators’ Applications, Structures and Mechanisms– A review,” vol. 7, no. 1, pp. 9–27, 2019, doi: 10.22111/tpnms.2018.25051.1153.
[7]         R. Abdelmaksoud and T. Wang, “A Review on Thermal-Fluid Behavior in Sweeping Jet Fluidic Oscillators,” pp. 979–1003, 2021, doi: 10.1615/tfec2021.hte.036836.
[8]         A. Spens and J. P. Bons, “Experimental investigation of synchronized sweeping jets for film cooling applications,” AIAA Scitech 2021 Forum, no. January, pp. 1–15, 2021, doi: 10.2514/6.2021-2003.
[9]         L. Agricola et al., “Impinging sweeping jet heat transfer,” 53rd AIAA/SAE/ASEE Jt. Propuls. Conf. 2017, no. July, pp. 1–18, 2017, doi: 10.2514/6.2017-4974.
[10]      M. A. Hossain, L. M. Agricola, A. Ameri, J. W. Gregory, and J. P. Bons, “Effects of curvature on the performance of sweeping jet impingement heat transfer,” in AIAA Aerospace Sciences Meeting, 2018, 2018, no. 210059. doi: 10.2514/6.2018-0243.
[11]      T. Park, K. Kara, and D. Kim, “Flow structure and heat transfer of a sweeping jet impinging on a flat wall,” Int. J. Heat Mass Transf., vol. 124, pp. 920–928, 2018, doi: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2018.04.016.
[12]      M. A. Hossain, L. M. Agricola, A. Ameri, J. W. Gregory, and J. P. Bons, “Effects of exit fan angle on the heat transfer performance of sweeping jet impingement,” 2018 Int. Energy Convers. Eng. Conf., no. May 2019, 2018, doi: 10.2514/6.2018-4886.
[13]      Y. Wu, S. Yu, and L. Zuo, “Large eddy simulation analysis of the heat transfer enhancement using self-oscillating fluidic oscillators,” Int. J. Heat Mass Transf., vol. 131, pp. 463–471, 2018, doi: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2018.11.070.
[14]      L. Agricola, M. A. Hossain, A. Ameri, J. W. Gregory, and J. P. Bons, “Sweeping jet impingement heat transfer on a simulated turbine vane leading edge,” Proc. ASME Turbo Expo, vol. 5A-2018, no. May, 2018, doi: 10.1115/GT2018-77073.
[15]      S. H. Kim, H. D. Kim, and K. C. Kim, “Measurement of two-dimensional heat transfer and flow characteristics of an impinging sweeping jet,” Int. J. Heat Mass Transf., vol. 136, pp. 415–426, 2019, doi: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2019.03.021.
[16]      D. J. Kim, S. Jeong, T. Park, and D. Kim, “Impinging sweeping jet and convective heat transfer on curved surfaces,” Int. J. Heat Fluid Flow, vol. 79, no. May, p. 108458, 2019, doi: 10.1016/j.ijheatfluidflow.2019.108458.
[17]      M. A. Hossain, A. Ameri, J. W. Gregory, and J. Bons, “Effects of Fluidic Oscillator Nozzle Angle on the Flowfield and Impingement Heat Transfer,” no. April, 2021, doi: 10.2514/1.J059931.
[18]      A. Joulaei, M. Nili-Ahmadabadi, and K. Chun Kim, “Parametric study of a fluidic oscillator for heat transfer enhancement of a hot plate impinged by a sweeping jet,” Appl. Therm. Eng., vol. 205, no. December 2021, p. 118051, 2022, doi: 10.1016/j.applthermaleng.2022.118051.
[19]      A. Joulaei, M. Nili-ahmadabadi, K. Chun, and M. Yeong, “Phosphor thermometry evaluation of heat transfer enhancement on a hot plate achieved by a vortex-based fluidic oscillator,” Therm. Sci. Eng. Prog., vol. 47, no. November 2023, p. 102269, 2024, doi: 10.1016/j.tsep.2023.102269.
[20]      A. Joulaei, M. Nili-Ahmadabadi, and M. Yeong Ha, “Numerical study of the effect of geometric scaling of a fluidic oscillator on the heat transfer and frequency of impinging sweeping jet,” Appl. Therm. Eng., vol. 221, p. 119848, 2023, doi: 10.1016/j.applthermaleng.2022.119848.
[21]      R. D. Stouffer, “Oscillating spray device,” US4151955A, 1979
[22]      F. R. Menter, “Performance of popular turbulence models for attached and separated adverse pressure gradient flows,” AIAA J., vol. 30, no. 8, pp. 2066–2072, 1992, doi: 10.2514/3.11180.
[23]      F. R. Menter, M. Kuntz, and R. Langtry, “Ten Years of Industrial Experience with the SST Turbulence Model,” 2003.
[24]      ANSYS, “CFD EXPERTS Simulate the Future,” 2021.
[25]      R. Gardon and J. C. Akfirat, “Heat Transfer Characteristics of Impinging Two-Dimensional Air Jets,” pp. 1–7, 2016.
[26]      R. Gardon and J. C. Akfirat, “Heat Transfer Characteristics of Impinging Two-Dimensional Air Jets. J Heat Transfer. 1966;88:101. ensional Air Jets,” J. Heat Transfer, vol. 88, p. 101, 1966.
 
 
دوره 12، شماره 2 - شماره پیاپی 32
پاییز و زمستان 1402
اسفند 1402
  • تاریخ دریافت: 03 آذر 1402
  • تاریخ بازنگری: 02 بهمن 1402
  • تاریخ پذیرش: 18 بهمن 1402
  • تاریخ انتشار: 09 اسفند 1402