## تأثير وجود اسطوانات نصف دائرية على انتقال الحرارة من مصادر حرارية موضوعة في قناة ثنائية الأبعاد

Tikrit Journal of Engineering Sciences مجلة تكريت للعلوم الهندسية
ISSN: 1813162X 23127589 Year: 2012 Volume: 19 Issue: 4 Pages: 24-45
Publisher: Tikrit University جامعة تكريت

### Abstract

The effect of a semi-circular cylinders in a two dimensional channel on heat transfer by forced convection from two heat sources with a constant temperature has been studied numerically. Each channel contains two heat sources; one on the upper surface of the channel and the other on the lower surface of the channel. There is semi-circular cylinder under the source in upper surface and there is semi-circular cylinder above the source in lower surface. The location of the second heat source with its semi-cylinder has been changed and keeps the first source with its semi- cylinder at the same location. The flow and temperature field are studied numerically with different values of Reynolds numbers and for different spacing between the centers of the semi-cylinders. The laminar flow field is analyzed numerically by solving the steady forms of the two-dimensional incompressible Navier- Stokes and energy equations. The Cartesian velocity components and pressure on a collocated (non-staggered) grid are used as dependent variables in the momentum equations, which discretized by finite volume method, body fitted coordinates are used to represent the complex channel geometry accurately, and grid generation technique based on elliptic partial differential equations is employed. SIMPLE algorithm is used to adjust the velocity field to satisfy the conservation of mass. The range of Reynolds number is (Re= 100 – 800) and the range of the spacing between the semi-cylinders is(1-4) and the Prandtl number is 0.7.The results showed that increasing the spacing between the semi-cylinders increases the average of Nusselt number of the first heat source for all Reynolds numbers. As well as the results show that the best case among the cases studied to enhance the heat transfer is when the second heat source and its semi-cylinder located on at the distance (S=1.5) from the first half of the cylinder and the Reynolds number is greater than (Re ≥ 400) because of the separation behind of the first semi-cylinder where it works to reduce the area of section flow, and this is leading to increase the speed and thus increases the rate of heat transfer. A comparison of numerical results agrees well with published results.

تأثير وجود انصاف اسطوانات دائرية في قناة ثنائية البعد على انتقال الحرارة بالحمل القسري من مصدرين حراريين ذات درجة حرارة ثابتة تم دراسته عدديا. تحتوي القناة على مصدرين حراريين احدهما على السطح العلوي للقناة والاخر على السطح السفلي, المصدر على الجدار العلوي يوجد تحته نصف اسطوانة وكذلك المصدر على الجدار السفلي يوجد فوقه نصف اسطوانة. تم تغيير موقع المصدر الحراري الثاني مع نصف اسطوانته فيما ابقي موقع المصدر الحراري الاول ونصف اسطوانته ثابتين. اجريت دراسة حقلي الجريان ودرجة الحرارة عدديا لقيم مختلفة من ارقام رينولد ولمختلف المسافة (S) بين مركزي انصاف الاسطوانات. تم تحليل حقل الجريان الطباقي عدديا بحل المعادلات نافير ستوك و الطاقة (Navier Stokes and Energy Equations) للجريان المستقر والثنائي الابعاد واللاانضغاطي. استخدمت مركبات السرع الديكارتية والضغط على شبكة متحدة الموقع (Collocated Grid) كمتغيرات معتمدة في معادلتي الزخم التي تم تقطيعها بطريقة الحجم المحدد (Finite Volume Method) ، ولتمثيل شكل القناة المعقد بشكل دقيق تم استخدام نظام مطابقة إحداثيات الجسم، وكذلك استخدمت طريقة توليد الشبكة على اساس معادلات تفاضلية جزئية بيضوية. استخدمت خوارزمية (SIMPLE) لتصحيح مجال السرع لتحقيق حفظ الكتلة. مدى رقم رينولد هو (800-100) والمسافة بين مركزي انصاف الاسطوانات تتراوح (4-1) ولرقم براندتل ( 0.7). بينت النتائج انه بزيادة المسافة بين انصاف الاسطوانات فان متوسط رقم نسلت يزداد للمصدر الحراري الاول ولجميع ارقام رينولد, كذلك بينت النتائج ان الحالة الافضل بين الحالات المدروسة لتحسين عملية انتقال الحرارة هي عندما يكون موقع المصدر الحراري الثاني ونصف اسطوانته عند المسافة (1.5=S) من نصف الاسطوانة الاولى ولرقم رينولد اكبر من (Re≥400) وذلك بسبب حدوث الانفصال خلف نصف الاسطوانة الاولى حيث يعمل هذا الانفصال على تقليل مساحة مقطع الجريان مما يؤدي الى زيادة السرعة وبالتالي زيادة معدل انتقال الحرارة. أظهرت مقارنة النتائج العددية توافق جيدا مع النتائج المنشورة.

### Keywords

انصاف الاسطوانات، مصادر حرارية، تحسين انتقال الحرارة، قناة متوازية الاسطح، الحل العددي