Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.33
no.9
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pp.674-681
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2009
Turbulent mixed convection in heated vertical annulus is investigated using Direct Numerical Simulation (DNS) technique. The objective of this study is to find out the effect of buoyancy on turbulent mixed convection in heated vertical annulus. Downward and upward flows with bulk Reynolds number 8500, based on hydraulic diameter and mean velocity, have been simulated to investigate turbulent mixed convection by gradually increasing the effect of buoyancy. With increased heat flux, heat transfer coefficient first decreases and then increases in the upward flow due to the effect of buoyancy, but it gradually increases in downward flow. The mean velocity and temperature profiles can not be explained by the wall log laws due to the effect of buoyancy, too. All simulation results are in good quantitative agreement with existing numerical results and in good qualitative agreement with existing experimental results.
Turbulent mixed convection in heated vertical annulus is investigated using Direct Numerical Simulation (DNS) technique. The objective of this study is to find out the effect of buoyancy on turbulent mixed convection in heated vertical annulus. Downward and upward flows with bulk Reynolds number 8500, based on hydraulic diameter and mean velocity, have been simulated to investigate turbulent mixed convection by gradually increasing the effect of buoyancy. With increased heat flux, heat transfer coefficient first decreases and then increases in the upward flow due to the effect of buoyancy, but it gradually increases in downward flow. The mean velocity and temperature profiles can not be explained by the wall log laws due to the effect of buoyancy, too. All simulation results are in good quantitative agreement with existing numerical results and in good qualitative agreement with existing experimental results.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.11
no.2
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pp.662-670
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2019
Tanker cargo tanks are equipped with the means of raising and maintaining the cargo discharge temperature to a suitable level. In this paper, a new heating coil design is proposed and analyzed. Contrary to conventional designs, wherein the heating coils are evenly distributed over the tank bottom, the proposed design arranges the heating coils in the central part of the tank bottom, in a vertical direction. Due to the intensive cargo circulation generated, a forced convection is superimposed on a buoyancy-driven natural convection, providing a more efficient mixed convection heat transfer mechanism. Numerical simulations performed by using a finite volume method show that in the case of 7-bar steam Bunker C heavy fuel oil heating, a five-hour circulation phase average heat transfer coefficient equals 199.2 W/m2K. This result might be taken as an impetus for the more thorough experimental examination.
Hayat, Tasawar;Khan, Muhammad Ijaz;Waqas, Muhammad;Alsaedi, Ahmed
Nuclear Engineering and Technology
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v.49
no.8
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pp.1645-1653
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2017
This investigation explores the thermally stratified stretchable flow of an Oldroyd-B material bounded by a linear stretched surface. Heat transfer characteristics are addressed through thermal stratification and heat generation/absorption. Formulation is arranged for mixed convection. Application of suitable transformations provides ordinary differential systems through partial differential systems. The homotopy concept is adopted for the solution of nonlinear differential systems. The influence of several arising variables on velocity and temperature is addressed. Besides this, the rate of heat transfer is calculated and presented in tabular form. It is noticed that velocity and Nusselt number increase when the thermal buoyancy parameter is enhanced. Moreover, temperature is found to decrease for larger values of Prandtl number and heat absorption parameter. Comparative analysis for limiting study is performed and excellent agreement is found.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.24
no.5
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pp.632-639
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2000
Conjugate heat transfer from a heat generating module ($31{\times}31{\times}7mm^3$) bonded through the module support on the floor of a parallel-plate channel(20mm high, 400mm wide, and 800mm long) to mixed convective air flow(0.2${\sim}$0.9m/s) is studied experimentally. The input power to the module is changed in a range 1.0${\sim}$4.5W, the floor thickness 0.2${\sim}$5mm, and the thermal resistance of module support, Rc:=0.06, 1.03 and 82.0K/W. Thermal conductance(Uc) of the board and convective thermal conductance($U_A$) from the module were derived, and the effect of V; Rc and t on Uc was investigated. It is found that the conjugate conductance (Uc) and the conductive heat transfer ratio ($Q_B$/Q) depend on the thermal resistance of the module support, the air velocity and the board thickness. The change of the module support resistance and the board thickness helps to elucidate the relative significance of heat transfer paths through the module support, the board, and from the board surface to the air. Additional information is investigated about the dependence of the heat transfer rate on the mixed convection parameter.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.17
no.5
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pp.1304-1312
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1993
The buoyancy effects on mixed convection heat transfer over a flat plate surface with unheated starting length is reported. The governing equations are solved by a finite difference method using Patankar scheme and the solution was numerically obtained for various mixed convection parametr $Gr_{x}/Re_{x}^3$, and Prandtl number of 0.7 Local heat flux was measured by using Schilieren Interferometer. The local heat transfer results show that the presence of the unheated starting length can significantly accentuate the effects of buoyancy. The degree of accentuation of the buoyancy effects is strongly influenced by the magnitude of $Gr_{x}/Re_{x}^3$. When the parameter is larger than the order of $10^{-3}$, the contribution of natural convection to the heat transfer coefficients increased significantly due to the unheated starting length. In contrast, when $Gr_{x}/Re_{x}^3$ is smaller then about $10^{-5}$ , the buoyancy contribution is essentially unaffected by the unheated starting length. The shape of the velocity profile is also found to be highly responsive to the interaction between the buoyancy and the starting length.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.6
no.1
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pp.1-10
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1994
The flow and heat transfer characteristics behind a backward facing step located in a vertical channel has been studied. In this study, the numerical prediction has been performed by solving the Navier-Stokes equation and energy equation simultaneously with the SIMPLE algorithm embedied in TEACH code. Local heat flux was measured by using Schlieren Interferometer. The flow visualization was performed using the cylindrical lens and the laser beam that is scattered by the supplied glycerine particles. The velocity and temperature distributions, recirculation region, reattachment length, and local heat flux are obtained under the various parameters to investigate the buoyancy effect on the flow and heat transfer characteristics behind the step.
Natural convection and thermal stratification phenomena are found in large water pools that are being used as heat sinks for decay heat removal from the reactor core using passive heat removal systems. In this study, the two-phase (water and air) natural convection and thermal stratification phenomena with conjugate heat transfer in the rectangular enclosure were investigated numerically using ANSYS Fluent 17.2 code. The transient numerical simulations of these phenomena in the full-scale computational domain of the experimental facility were performed. Generation of water vapour bubbles around the heater rod and evaporation phenomena were included in this numerical investigation. The results of numerical simulations are in good agreement with experimental measurements. This shows that the natural convection is formed in region above the heater rod and the water is thermally stratified in the region below the heater rod. The heat from higher region and from the heater rod is transferred to the lower region via conduction. The thermal stratification disappears and the water becomes well mixed, only after the water temperature reaches the saturation temperature and boiling starts. The developed modelling approach and obtained results provide guidelines for numerical investigations of thermal-hydraulic processes in the water pools for passive residual heat removal systems or spent nuclear fuel pools considering the concreate walls of the pool and main room above the pool.
Journal of the korean Society of Automotive Engineers
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v.15
no.3
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pp.68-74
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1993
The mixed convection heat transfer has been studied numerically for misaligned and parrallel arrays of two flat plates at 100.leg.Re.leg.700, 0.1.leg.B.leg.1.0, 0.2.leg.leg.PHI.$_{R}$.leg.1Gr=10$^{4}$ and Pr=0.71. For misaligned plates and parallel plates, the optimum plate spacings move to the narrow spacing as Reynolds number and .PHI.$_{R}$ increase and can be expressed by the correlation equations at Gr=10$^{4}$. The optimum plate spacings for parallel plates sharply move to the narrow spacing compared with misaligned plates. The maximum mean Nusselt number of parallel plates shows higher value than that of misaligned plates and can be expressed by the correlation equations at Gr=10$^{4}$.EX>.
Sheikhzadeh, G.A.;Sebdani, S. Mazrouei;Mahmoodi, M.;Safaeizadeh, Elham;Hashemi, S.E.
Journal of Magnetics
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v.18
no.3
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pp.321-325
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2013
The problem of mixed convection in a differentially heated lid-driven square cavity filled with Cu-water nanofluid under effect of a magnetic field is investigated numerically. The left and right walls of the cavity are kept at temperatures of $T_h$ and $T_c$ respectively while the horizontal walls are adiabatic. The top wall of the cavity moves in own plane from left to right. The effects of some pertinent parameters such as Richardson number (ranging from 0.1 to 10), the volume fraction of the nanoparticles (ranging 0 to 0.1) and the Hartmann number (ranging from 0 to 60) on the fluid flow and temperature fields and the rate of heat transfer in the cavity are investigated. It must be noted that in all calculations the Prandtl number of water as the pure fluid is kept at 6.8, while the Grashof number is considered fixed at 104. The obtained results show that the rate of heat transfer increases with an increase of the Reynolds number, while but it decreases with increase in the Hartmann number. Moreover it is found that based the Richardson and Hartmann numbers by increase in volume fraction of the nanoparticles the rate of heat transfer can be enhanced or deteriorated compared to the based fluid.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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