Wpływ geometrii dysz stosowanych w strumieniowych układach chłodzenia na wymianę ciepła

• Autorzy: Marzec K.

Warianty tytułu

EN

Surface heat transfer distribution under an array of impinging jets with various nozzle shape

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W ramach badań objętych niniejszą pracą analizowano wpływ zastosowania różnej geometrii dysz (cylindryczne, zbieżne oraz rozbieżne) na rozkład wartości liczby Nusselta podczas chłodzenia płaskiej płyty z wykorzystaniem strumieniowego układu chłodzenia składającego się z dziesięciu równomiernie rozmieszczonych dysz skierowanych prostopadle do powierzchni chłodzonej. Pierwszym krokiem prowadzonych badań było określenie najkorzystniejszej wartości parametru Y/D. Bezwymiarowa wartość Y/D określa odległość pomiędzy dyszą a powierzchnią chłodzącą Y w odniesieniu do średnicy dyszy D. Określenie tego bezwymiarowego współczynnika stanowiło podstawę do wykonania dalszych obliczeń cieplno-przepływowych układów chłodzenia o różnej geometrii dysz chłodzących. Równania opisujące przepływy oraz wymianę ciepła rozwiązano numerycznie metodą elementów skończonych za pomocą solvera Ansys CFX wykorzystując metodę RANS.

EN

This study analyzed the influence of application of various nozzle shape (cylindrical, convergent and divergent) on the Nusselt number distribution under impinged cooling of a flat surface. Cooling system composed of an inline array of ten uniformly arranged jets directed perpendicularly to the target surface. At the beginning of the calculations the most effective dimensionless factor Y/D was determined. This parameter described distance between nozzle and cooled surface Y in relation to the jet diameter D. Defining most effective Y/D parameter was a basis for further examinations of the impinging jets with various geometry of the cooling nozzles. The analyses of the flow and heat transfer characteristics were carried out using finite element method, software Ansys CFX and RANS approach.

Słowa kluczowe

PL

strumieniowe układy chłodzenia; wymiana ciepła; liczba Nusselta

EN

impinging systems; heat transfer; Nusselt number

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej. Oddział Gliwice
• Czasopismo: Modelowanie Inżynierskie
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 37, nr 68
• Strony: 75--84
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz.

Twórcy

autor

Marzec K.

• Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa, Zakład Mechaniki Płynów i Aerodynamiki, Politechnika Rzeszowska

Bibliografia

• 1. Andreini A., Da Soghe R., Facchini B., Maiuolo F., Tarchi L., Coutandin D.: Experimental and numerical analysis of multiple impingement jet arrays for an active clearance control system. “Journal of Turbomachinery”, 2013, Vol. 135, p. 287-299.
• 2. Ahmed F. B., Weigand B., Meier K.: Heat transfer and pressure drop characteristic for a turbine casing impingement cooling system. In: “Procedings of 14th International Heat Transfer Conference”, 2010, Vol. 5, Washington, p. 199-212.
• 3. ASME: Procedure for Estimation and Reporting of Uncertainty Due to Discretization in CFD Applications. “Journal of Fluids Engineering”, 2008, Vol. 130(7):078001.
• 4. Błoński S.: Analiza przejścia laminarno-turbulentnego w mikrokanałach, praca doktorska, “Instytut Podstawowych Problemów Nauki, Polskiej Akademii Nauk”, 2009, Warszawa.
• 5. Hee H., Kyung Ch., Kim M., Song J.: Applications of impingement jet cooling systems. “Cooling Systems: Energy, Engineering and applications”, Editor: Aaron I. Shanley, 2011, Nova Science Publishers, p. 37-68.
• 6. Limaye M. D., Vedula R.P., Prabhu S.V.: Local heat transfer distribution on a flat plate impinged by a compressible round air jet. “International Journal of Thermal Sciences”, 2010, Vol. 49, p. 2157-2168.
• 7. Marzec K., Kucaba-Piętal A.: Application of computer science in impingement cooling system design, In: “Abstracts and Pre-Proceedings, 9th International Conference of Applied Matchematics”, p. 91-93, Baia Mare, Rumunia.
• 8. Marzec K., Kucaba-Piętal A.: Numerical analysis of impingement cooling system, W: Andrzej Dzięgielewski (red.), „Młodzi dla Techniki - wybrane problemy naukowo-badawcze budownictwa i inżynierii środowiska”, s. 413-423, Płock, 2013.
• 9. MTU Aero Engines, Design Scheme HD5D3311, ACC Improved efficiency, PW1100G LPT, 2018, s. 1-17.
• 10. Nirmalkumar M., Katti V., Prabhu S.V.: Local heat transfer distribution on a smooth flat plate impinged by a slot jet. “International Journal of Heat and Mass Transfer”, 2011, 54, p. 727-738.
• 11. Ruiz R, Alberts B., Sak E., Seitzer K., Steinetz B.: Benefits of improved HP Turbine Active Clearance Control. NASA/CP—2007-214995/Vol 1, “Air System Workshop”, 2006, Cleveland, OH. http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20080003817.pdf
• 12. San Y-Y, Shiao W-Z.: Effects of jet plate size and plate spacing on the stagnation Nusselt number for a confined circular air jet impinging on a flat surface. “International Journal of Heat and Mass Transfer”, 2006, Vol. 49, p. 3477-3486.
• 13. Zuckerman, N., Lior N.: Jet impingement heat Transfer: Physics, Correlations and Numerical Modeling. “Advanced in Heat Transfer”, 2006, Vol. 39, p. 565-631.
• 14. Zukowski M.: Heat transfer performance of a confined single slot jet if air impinging on a flat surface. “International Journal of Heat and Mass Transfer”, 2013, Vol. 57, p. 484-490.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).