Abstract
The development of energy instrumentation, electronic industry and energy in general is inextrica-bly linked with the intensification of heat and mass transfer occurring in the base units and aggre-gates of energy systems. One of the approaches to solving this problem is to create an extended heat transfer surface by introducing a rib structure or porous inserts. This work is devoted to math-ematical modeling of natural convection in an enclosure in the presence of a rib structure and non-uniform temperature profile on one of the vertical walls. The governing partial differential equa-tions written using dimensionless non-primitive variables “stream function – vorticity – tempera-ture” based on the Boussinesq approximation, in combination with initial and boundary conditions, have been worked out on the basis of the finite difference method. The developed computational model was varified using the mesh independence test and benchmark problems solved by other au-thors. Numerical investigations of unsteady natural convection of viscous fluid in a cavity with a variable temperature on the left wall under an influence of a rib structure have been carried out for the following values of governing parameters: Pr = 0.71, 103 < Ra < 106, and the number of ribs varied from one to three. Distributions of streamlines and isotherms, as well as the dependences of the average Nusselt number and average cavity temperature, were obtained for a steady mode. As a result of the analysis, it has been found that the addition of solid ribs allows to enhance the heat transfer for low Rayleigh numbers, while for Ra 105 one can find an attenuation of convective heat transfer. A growth of the fins heat conductivity characterizes the heat transfer enhancement.
Highlights
Развитие энергетического приборостроения, электронной отрасли и энергетики в целом неразрывно связано с интенсификацией тепломассообменных процессов, протекающих в базовых узлах и агрегатах энергетических систем
This work is devoted to mathematical modeling of natural convection in an enclosure in the presence of a rib structure and nonuniform temperature profile on one of the vertical walls
As a result of the analysis, it has been found that the addition of solid ribs allows to enhance the heat transfer for low Rayleigh numbers, while for Ra 105 one can find an attenuation of convective heat transfer
Summary
Актуальной проблемой теории транспортных процессов в движущихся средах является интенсификация конвективного тепломассопереноса [1,2,3]. Наиболее подробно применение реберной структуры для интенсификации конвективного теплопереноса было проанализировано для режимов вынужденной и смешанной конвекции в каналах [11,12,13,14]. Например, авторы [11] провели численный анализ смешанной конвекции в пространственном горизонтальном канале при наличии реберной структуры различной ориентации. В работе [15] численно и экспериментально проанализирован стационарный режим естественной конвекции в замкнутой дифференциально-обогреваемой кубической полости при наличии тонкого теплопроводного ребра. Результаты исследования влияния пористых ребер на естественную конвекцию наножидкости внутри дифференциально-обогреваемой квадратной полости приведены в [16]. Установлено, что при добавлении пористых ребер высокой проницаемости наблюдается интенсификации теплообмена в полости. Представленный краткий обзор литературы показывает, что основное внимание в исследованиях уделяется режимам вынужденной и смешанной конвекции в различных каналах при наличии реберной структуры. Целью настоящей работы является математическое моделирование естественной конвекции в замкнутой полости с твердыми горизонтальными ребрами на стенке с неравномерным профилем температуры
Sign-in/Register to view highlights & summary Sign-in/Register to access full text options 
Free) 
Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Schedule a call
