Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การจำลองแบบเชิงตัวเลขสำหรับการถ่ายเทความร้อนแบบคอนจูเกต ที่มีการพาความร้อนแบบอิสระและแบบบังคับโดยใช้ระเบียบวิธีไฟไนต์วอลุม

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

Numerical modeling of conjugate heat transfer with free and forced convection by finite volume method

Year (A.D.)

2008

Document Type

Thesis

First Advisor

สมพงษ์ พุทธิวิสุทธิศักดิ์

Faculty/College

Faculty of Engineering (คณะวิศวกรรมศาสตร์)

Degree Name

วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

วิศวกรรมเครื่องกล

DOI

10.58837/CHULA.THE.2008.1331

Abstract

นำเสนอการวิเคราะห์ปัญหาการถ่ายเทความร้อนแบบคอนจูเกต ด้วยระเบียบวิธีไฟไนต์วอลุมภายใต้สมมติฐาน ที่เป็นการไหลแบบราบเรียบอัดตัวไม่ได้ที่สภาวะอยู่ตัวในสองมิติ การถ่ายเทความร้อนระหว่างผิวรอยต่อระหว่างของแข็งและของไหลถูกเชื่อมโยง โดยใช้ฟลักซ์ความร้อนที่ออกจากปริมาตรควบคุมในของแข็งที่ผิวรอยต่อ ซึ่งฟลักซ์ดังกล่าวถูกนำไปคำนวณเป็น Source term ของสมการอนุรักษ์พลังงานโดยไม่ตัดความเชื่อมโยงของปริมาตรควบคุมที่อยู่ติดกัน โปรแกรมที่พัฒนาขึ้นถูกตรวจสอบความถูกต้องกับงานวิจัยอื่นๆ ก่อนหน้านี้ ทั้งในส่วนของการไหลและการถ่ายเทความร้อนในโหมดต่างๆ จนมั่นใจได้ว่าโปรแกรมที่พัฒนาขึ้นสามารถให้ผลการคำนวณที่ถูกต้อง ไม่ต่างไปจากลักษณะทางกายภาพที่เกิดขึ้นจริง โปรแกรมที่ผ่านการตรวจสอบความถูกต้องแล้ว จะถูกใช้ในการวิเคราะห์ปัญหาการถ่ายเทความร้อนแบบคอนจูเกต ของการไหลผ่านสิ่งกีดขวางรูปทรงสี่เหลี่ยมที่ได้รับความร้อนจากผิวด้านล่างของช่องการไหล โดยศึกษาถึงผลของเรย์โนลด์นัมเบอร์ พรันเทิลด์นัมเบอร์ และอัตราส่วนของสัมประสิทธิ์การนำความร้อน พบว่า อัตราการถ่ายเทความร้อนมีความสัมพันธ์โดยตรงกับตัวแปรทั้งสาม กล่าวคือ เมื่อค่าตัวแปรใดตัวแปรหนึ่งเพิ่มขึ้น จะทำให้อัตราการถ่ายเทความร้อนมีค่าเพิ่มขึ้นด้วย โดยตัวแปรที่มีผลมากที่สุดคืออัตราส่วนของสัมประสิทธิ์การนำความร้อน และเมื่อค่าอัตราส่วนของสัมประสิทธิ์การนำความร้อนมีค่าตั้งแต่ 100 ขึ้นไป สิ่งกีดขวางจะมีอุณหภูมิคงที่จนไม่มีผลของการนำความร้อนในของแข็ง (เกรเดียนท์ของอุณหภูมิในของแข็งมีค่าเข้าใกล้ศูนย์)

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

To present a finite volume method for conjugate heat transfer problem in two-dimensional steady laminar flow. Heat transfer at the interface between solid and fluid parts is calculated by using heat flux that leaves or enters the control volume. The heat flux is dumped into the source term of the energy conservation equation and the calculation is continued without link-cutting off the adjacent control volume. The developed program is validated with results from previous studies. It is found that both flow field and heat transfer are in reasonably good agreement with experimental and other numerical data. The verified computer program is used to investigate the conjugate heat transfer problem of flow over a rectangular obstacle in channel which is heated from its base. Effects of Reynolds number, Prandtl number, and thermal conductivity ratio are studied. It is found that all three parameters affect the heat transfer rate, i.e. heat transfer rate increases with the increasing of each parameter. If the thermal conductivity ratio is more than 100, the obstacle temperature can be regarded as a constant. Hence, there is no conduction in the solid part (temperature gradient approaching zero).

Link to Full Text

Share

COinS