Fulltext

Transient Three-Dimensional Natural Convection in Confined Porous Media with Time-Periodic Boundary Conditions

الحمل الحر الأنتقالي الثلاثي الأبعاد في وسط مسامي مع ظروف حدية متغيرة مع الزمن

Wajeeh K. Hasan وجيه كمال حسن

Al-Rafidain University College For Sciences مجلة كلية الرافدين الجامعة للعلوم
ISSN: 16816870 Year: 2013 Issue: 32 Pages: 195-227
Publisher: Rafidain University College كلية الرافدين الجامعة

Abstract

Transient three-dimensional natural convection in confined fluid-saturated porous media had been investigated numerically through this work. The geometry selected is a box with time-periodic temperature variation at the vertical sides and constant wall temperature at the top and bottom. In this investigation, the momentum equation of flow through fluid-saturated porous media had been transformed to a vector potential form and solved numerically using the Successive Over Relaxation method while the energy equation is solved using the three-dimensional Alternating Direction Implicit method. The values of the Rayleigh number under investigation are (150, 200, 250 and 300). The results are presented in a form of contour maps for the temperature and a velocity vector maps for the velocity. The results reveal that the temperature within the box is increased as the time or Rayleigh number increase.The Nusselt number varies inversely with the time and directly with the Rayleigh number. Two cell convective patterns are obtained in the y-z

تم في هذا البحث دراسة عددية للحمل الحر الأنتقالي الثلاثي الأبعاد في وسط مسامي محدد ومشبع بالمائع. الشكل قيد الدراسة كان عبارة عن صندوق ذات درجة حرارة متغيرة دوريا مع الزمن من الجوانب وبدرجة حرارة ثابتة عند سطحه العلوي والسفلي. شمل التحليل العددي تحويل معادلة الزخم لجريان المائع خلال الوسط المسامي الى معادلة بدلالة جهد المتجه والتي بدورها حلت بأستخدام طريقة التكرار المفرط التراخي بينما تم حل معادلة الطاقة بواسطة الطريقة الضمنية المتناوبة الأتجاه. أن قيم أعداد رالي قيد البحث كانت (300,250,200,150). تم عرض النتائج على شكل خرائط كنتورية بالنسبة لدرجات الحرارة وخرائط متجهات سرع بالنسبة للسرعة. أظهرت النتائج العددية زيادة في درجة الحرارة داخل الصندوق عند أزدياد الوقت أو عدد رالي كما أن تغير عدد نسلت كان تغيرا عكسيا مع الزمن بينما يزداد بزيادة عدد رالي. تم أستنتاج نمط ثنائي الخلية في المستوي (y-z) .

Keywords

transient --- three-dimensional --- natural convection --- porous. --- الحمل الحر