Моделирование смешанной конвекции над горизонтальной пластиной

Смешанная конвекция над нагреваемой горизонтальной пластиной была смоделирована с использованием четырех численных моделей на базе рейнольдсовых, вихревых и вязкостных моделей турбулентности. Основным критерием оценки адекватности моделей было распределение температуры на поверхности пластины и в слое жидкости над ней. В расчетах использовалась трехмерная расчетная область с условиями симметрии. Моделирование проводилось с использованием программного пакета Code_Saturne в нестационарной постановке. Для оценки сеточной сходимости решения были использованы три ортогональные сетки. Вязкостная модель u2-f и вихревая модель Смагоринского показали наиболее адекватные результаты. Однако наиболее точные распределения температуры в области преимущественного действия архимедовой силы были получены при использовании вихревой k-модели и эллиптической рейнольдсовой модели EBRSM. Разработанные модели пригодны для промышленного использования (например, для проектирования охлаждающих рубашек) и могут быть использованы в качестве основы для дальнейших исследований смешанной конвекции.

теплопередача, численное моделирование, распределение температуры, модели рейнольдсовых напряжений, вихревые модели, вызкостные модели

1. M. C. K. Chen and C. Sohn. Thermal instability of two-dimensional stagnation-point boundary layers. Journal of Fluid Mechanics, vol. 132, pp. 49–63, 2006.

2. M. Amaouche and D. Boukari. Influence of thermal convection on non-orthogonal stagnation point flow. International Journal of Thermal Sciences, vol. 42, pp. 303–310, 2003.

3. M. Nobari and A. Beshkani. A numerical study of mixed convection in a vertical channel flow impinging on a horizontal surface. International Journal of Thermal Sciences, vol. 46, pp. 989–997, 2007.

4. F. B. F. Mendil and D. Sadaoui. Effect of temperature dependent viscosity on the thermal instability of two-dimensional stagnation point flow. Mechanics & Industry, vol. 16, pp. 1–8, 2015.

5. V. Calmidi and R. Mahajan. Mixed convection over a heated horizontal surface in a partial enclosure. International Journal of Heat and Fluid Flow, vol. 19, pp. 358–367, 1998.

6. A. Ishak. Mixed convection boundary layer flow over a horizontal plate with thermal radiation. Heat and Mass Transfer, vol. 46, pp. 147–151, 2009.

7. K. Kitamura and A. Mitsuishi. Fluid flow and heat transfer of mixed convection over heated horizontal plate placed in vertical downward flow. International Journal of Heat and Mass Transfer, vol. 53, pp. 2327–2336, 2010.