پیش‌بینی جریان و انتقال حرارت در کانال‌های ریب‌دار سه بعدی توسط مدل‌های ?-K خطی و غیرخطی

Authors

  • Hooman Naimi
  • Mehrdad Raisee
Abstract:

The present paper deals with the prediction of three-dimensional fluid flow and heat transfer in rib-roughened ducts of square cross-section. Such flows are of direct relevance to the internal cooling system of modern gas turbine blades. The main objective is to assess how a recently developed variant of a cubic non-linear model (proposed by Craft et al. (1999)), that has been shown to produce reliable thermal predictions through axi-symmetric and plane two-dimensional ribbed passages (Raisee et al. (2004)), can predict flow and heat transfer characteristics through more complex three-dimensional ribbed ducts. To fulfil this objective, the present paper discusses turbulent air flow and heat transfer through two different configurations, namely: (I) a square duct with “in-line” ribs normal to the flow direction at and (II) a square duct with normal ribs in a “staggered” arrangement at . In this paper the flow and thermal predictions of the linear model (EVM) are also included, as a set of baseline predictions. Both turbulence models have been used with the form of length-scale correction term to the dissipation rate originally proposed by ‘Yap’ and also a differential version of this term, ‘NYP’. The mean flow predictions show that both linear and non-linear models can successfully reproduce most of the measured data for stream-wise and cross-stream velocity components. Moreover, the non-linear model, which is sensitive to turbulence anisotropy, is able to produce better results for the turbulent stresses. As far as heat transfer predictions are concerned, it was found that both EVM and NLEVM2, the more recent variant of the non-linear , with the algebraic length-scale correction term, overestimate the measured Nusselt numbers for both geometries examined. While the EVM with the differential length-scale correction term underestimates heat transfer levels, the Nusselt number predictions with the NLEVM2 and the ‘NYP’ term are in close agreements with the measured data. Comparisons with our earlier work, Iacovides and Raisee (1999), show that the NLEVM2 thermal predictions are of similar quality to those of a second-moment closure. This modified version of the non-linear model, that in earlier studies was shown to improve thermal predictions in axi-symmetric and plane ribbed passages, is thus now found to also produce reasonable heat transfer predictions in three-dimensional ribbed ducts.

Upgrade to premium to download articles

Sign up to access the full text

Already have an account?login

similar resources

پیش بینی جریان و انتقال حرارت در کانال های ریب دار سه بعدی توسط مدل های ?-k خطی و غیرخطی

این مقاله به ارزیابی توانایی مدل k–? غیرخطی در پیش بینی جریان سیال و انتقال حرارت آشفته کاملاً توسعه یافته در کانال های ریب دار سه بعدی با سطح مقطع مربعی می پردازد. این گونه جریان ها عموماً در سیستم خنک کاری داخلی پره های توربین گاز پیشرفته وجود دارند. در این تحقیق به منظور حل معادلات حاکم بر میدان جریان و دما از روش عددی حجم- محدود به همراه الگوریتم simple استفاده شده است. مدل های توربولانس مورد...

full text

تحلیل جریان و انتقال حرارت در لامپ تخلیه الکتریکی فشار بالا در حالت دو بعدی و سه بعدی

در این مقاله تحلیل جریان سیال و انتقال حرارت در لامپ بخار جیوه فشار بالا برای حالت افقی ارائه شده است . برای به واقعیت نزدیک تر شدن شبیه سازی عددی علاوه بر انتقال حرارت به روشهای جابجایی و هدایت از انتقال حرارت تشعشعی در باندهای طول موجی مختلف نیز استفاده گردیده است . تحلیل در حالات دو بعدی و سه بعدی و برای گازهای پر کننده مختلف با فشارهای مختلف انجام گرفته است که یکی از این نتایج با مقادیر ت...

full text

کاربرد مدل های k-? خطی و غیر خطی در پیش بینی جریان و انتقال حرارت جا به جائی در کانال های با موانع منفصل

با توجه به این که در موتورهای توربین گاز هوایی جدید برای افزایش بازدهی و نیروی جلو بری سعی می شود دمای گاز خروجی از محفظه احتراق افزایش یابد، بالا بردن ضریب انتقال حرارت در مجاری خنک کننده پره توربین به کمک موانع حائز اهمیت می باشد. تحقیقات وسیعی که بر روی کانال های با موانع متصل صورت گرفته است نشان می دهد که در محل اتصال این موانع نقاط داغ به وجود می آید که این موجب آسیب دیدن پره می شود بنابرا...

full text

کاربرد مدل های k-? خطی و غیر خطی در پیش بینی جریان و انتقال حرارت جا به جائی در کانال های با موانع منفصل

Roughness elements or turbulence promoters have been widely used to enhance heat transfer in cooling passages of modern gas turbine blades. Although such ribs substantially enhance heat transfer, the heat transfer coefficient is reduced immediately at corner downstream of each rib, creating hot spots. To remove such hot spots some of the ribs can be detached from the channel walls. In this pape...

full text

Degenerate Four Wave Mixing in Photonic Crystal Fibers

In this study, Four Wave Mixing (FWM) characteristics in photonic crystal fibers are investigated. The effect of channel spacing, phase mismatching, and fiber length on FWM efficiency have been studied. The variation of idler frequency which obtained by this technique with pumping and signal wavelengths has been discussed. The effect of fiber dispersion has been taken into account; we obtain th...

full text

My Resources

Save resource for easier access later

Save to my library Already added to my library

{@ msg_add @}


Journal title

volume 43  issue 1

pages  125- 138

publication date 2013-04-23

By following a journal you will be notified via email when a new issue of this journal is published.

Hosted on Doprax cloud platform doprax.com

copyright © 2015-2023