You are here

Home » Content

ÇARPAN DİKDÖRTGEN BİR HAVA JETİNDE TÜRBÜLANS MODELLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI VE İLGİLİ PARAMETRELERİN ISI TRANSFERİNE ETKİLERİ

Comparison of Turbulence Models in Impinging Single Slot Air Jet and Effects of Related Parameters on Heat Transfer

Journal Name:

  • Uludağ Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi

Publication Year:

  • 2008

Key Words:

Keywords (Original Language):

Author NameUniversity of AuthorFaculty of Author
Abstract (2. Language): 
Impinging jets have been used in a wide range of applications such as heating, cooling and drying due to its ability to enhance heat transfer. In this study, heat transfer characteristics of a heated plate in a cooling process with an impinging slot air jet are investigated numerically. Conservation equations are solved with ANSYS-FLOTRAN Galerkin Finite Element Code by assuming steady, turbulent, 2D, incompressible flow. Obtained results by using the std. k–ε, RNG k–ε, k–ω and SST turbulent models are compared with experimental results and better results are obtained with SST model. Then, the effects of jet-to-target distance and Re number, turbulence intensity, thermophysical property variation with buoyancy, and different heat flux values on the heat transfer are analyzed by using SST model. Computations are performed in the Reynolds number range of 4000 ≤ Re ≤ 12000 and the jet-to-target distance range of 4 ≤ z / Dh ≤ 12. Results showed that the local Nusselt number increases with increasing Reynolds number and decreasing z/Dh values. Also, stagnation region heat transfer is increased with increasing turbulence intensity.
Bookmark/Search this post with
Abstract (Original Language): 
Çarpan hava jetleri, ısı transferini arttırıcı özelliğinden dolayı ısıtma, soğutma ve kurutma gibi genis bir uygulama alanında kullanılmaktadır. Bu çalısmada, ısıtılan bir plakanın dikdörtgen kesitli bir hava jetiyle soğutulması islemindeki ısı transferi karakteristikleri sayısal olarak incelenmistir. Akısın, türbülanslı, iki boyutlu, sıkıstırılamaz ve sürekli rejimde olduğu kabul edilerek korunum denklemleri Galerkin Sonlu Elemanlar Metodu ile ANSYS-FLOTRAN kodu kullanılarak çözülmüstür. Std. k–ε, RNG k–ε, k–ω ve SST türbülans modelleriyle elde edilen sonuçlar deneysel sonuçlarla karsılastırılmıstır ve SST türbülans modeli ile daha uyumlu sonuçların elde edildiği görülmüstür. Daha sonra z/Dh ve Re sayısının, türbülans siddetinin, kaldırma kuvvetiyle termofiziksel özellik değisiminin ve farklı ısı akısı değerlerinin ısı transferi üzerine etkileri SST türbülans modeli kullanılarak analiz edilmistir. Hesaplamalar Reynolds sayısı için 4000 ≤ Re ≤ 12000 ve jet ile çarpma yüzeyi arası mesafesi için 4 ≤ z / Dh ≤ 12 aralıklarında yapılmıstır. Sonuçlar artan Reynolds sayısı ve azalan z/Dh değerleriyle Nusselt sayısının arttığını göstermistir. Ayrıca durgunluk noktası civarında artan türbülans siddetiyle beraber ısı transferinde artıs meydana gelmistir.
FULL TEXT (PDF): 
PDF icon arastirmax-carpan-dikdortgen-bir-hava-jetinde-turbulans-modellerinin-karsilastirilmasi-ilgili-parametrelerin-isi-transferine-etkileri.pdf
  • 2
69-84
  • Turkish

REFERENCES

References: 

1. Aihara, T., Kim, J.K. ve Maruyama, S. (1990) Effects of temperature-dependent fluid properties on heat
transfer due to an axisymmetric impinging gas jet normal to a flat surface, Warme-und Stoffubertragung, 25,
145-153.
2. Anonim (2000) ANSYS-FLOTRAN User’s Guide Revisions, Swanson Analysis Systems, Inc.
3. Behnia, M., Parneix, S., Shabany, Y. ve Durbin, P. A. (1999) Numerical study of turbulent heat transfer in
confined and unconfined impinging jets, Int. J. Heat Fluid Flow, 20, 1-9.
4. Beitelmal, A. H., Saad, M. A. ve Patel, C. D. (2000) The effect of inclination on the heat transfer between a
flat surface and an impinging two-dimensional air jet, Int. J. Heat Fluid Flow, 21, 156-163.
5. Bula, A. J., Rahman, M. M. ve Leland, J. E. (2000) Axial steady free surface jet impinging over a flat disk
with discrete heat sources, Int. J. Heat Fluid Flow, 21 , 11-21.
6. Craft, T. J., Graham, L. J. W. ve Launder, B. E. (1993) Impinging jet studies for turbulence model assesment-
II, An examination of the performance of four turbulence models, Int. J. Heat Mass Transfer, 36, 2685-2697.
7. Durbin, P. (1991) Near-wall turbulence closure without damping functions, Theoret. Comput. Fluid
Dynamics, 3, 1-13.
8. Hofmann, H., Martin, H. ve Kind, M.(2004) Numerical simulation of heat transfer from an impinging jet to a
flat plate, Chem. Eng. Technol., 27, 27-30.
9. Đsman, M. K., Pulat, E., Etemoğlu, A. B. ve Can, M. (2005) Çarpan dikdörtgen hava jetlerinde akıs ve ısı
transferi karakteristiklerinin sayısal analizi, Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi, 25(1), 17-24.
10.Kopaç, M. (1997) Hava jet akımı için türbülans modellerinin değerlendirilmesi, ULIBTK’97 Uluslararası
Katılımla 11. Ulusal Isı Bilimi ve Tekniği Kongresi, Trakya Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi ve
Türk Isı Bilimi ve Tekniği Derneği, Edirne, 785-794.
11. Launder, B. E. ve Spalding, D. B. (1972) Lectures in mathematical models of turbulence, Academic Pres,
London.
12. Launder, B.E. ve Spalding, D.B. (1974) The numerical computation of turbulent flows, Computer Methods In
Applied Mechanics and Engineering, 3, 269-289.
13.Menter, F. R. (1994) Two-equation eddy-viscosity turbulence models for engineering applications, AIAA
Journal, 32, 1598–1605.
14.Morris, G.K., Garimella, S.V. ve Amano, R.S. (1996) Prediction of jet impingement heat transfer using a
hybrid wall treatment with different turbulent prandtl number functions, ASME J. Heat Transfer, 118, 562–
569.
15.Olsson, E. E. M., Ahrné, L. M. ve Tragardh, A. C. (2004) Heat transfer from a slot air jet impinging on a
circular cylinder, Journal of Food Engineering, 63, 393-401.
16.Özmen, Y. ve Baydar, E. (2000) Levhaya çarpan hüzme akısının deneysel incelenmesi, ULIBTK’99 Uluslararası
Katılımla 12. Ulusal Isı Bilimi ve Tekniği Kongresi, Sakarya Üniversitesi Makina Mühendisliği Bölümü,
Sakarya, 77-81.
17. Pekdemir, T., Davies, W. D. ve Yapıcı, S. (1997) Determination of the heat transfer from stationary and
rotating cylinders exposed to two dimensional impinging jets, ULIBTK’97 Uluslararası Katılımla 11. Ulusal
Isı Bilimi ve Tekniği Kongresi, Trakya Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi ve Türk Isı Bilimi ve
Tekniği Derneği, Edirne, 459-468.
18. Shi, Y., Ray, M.B. ve Mujumdar, A.S. (2002) Effect of large temperature differences on local nusselt number
under turbulent slot impingement jet, Drying Technol., 20, 1803-1825.
19. Shi, Y. L., Ray, B. ve Mujumdar, A. S. (2002) Computational study of impingement heat transfer under a
turbulent slot jet, Ind. Eng. Chem. Res., 41, 4643-4651.
20.Wilcox, David, C. (1988) Reassessment of the scale-determining equation for advanced turbulence models,
AIAA Journal, 26, 1299–1310.
21.Yakhot, V. ve Orszag, S. A. (1986) Renormalization group analysis of turbulence, I. Basic Theory, J. Sci.
Comput., 1, 1-51.
22. Zhou, D. W. ve Lee, S.-J. (2007) Forced convective heat transfer with impinging rectangular jets, Int. J. Heat
Mass Transfer, 50, 1916-1926.
23. Zuckerman, N. ve Lior, N. (2005) Impingement heat transfer: Correlations and numerical modeling, ASME J.
Heat Transfer, 127, 544-552.

Thank you for copying data from http://www.arastirmax.com