Algorytm MEB przejmowania ciepła przy przepływie laminarnym przez przewody prostoosiowe z uwzględnieniem dyssypacji lepkości

• Autorzy: Teleszewski T.

Warianty tytułu

EN

Boundary element method algorithm for the laminar viscous dissipation on the heat transfer of flow through straight pipes

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W publikacji przedstawiono algorytm metody elementów brzegowych wyznaczania pól temperatur w przejmowaniu ciepła przy przepływie laminarnym w przewodach prosto osiowych niezależnie od kształtu przekroju poprzecznego przewodu z uwzględnieniem dyssypacji lepkości. Algorytm stanowi alternatywę wobec najczęściej stosowanych siatkowych metod numerycznych takich jak metoda różnic skończonych, metoda objętości skończonych czy metoda elementów skończonych. Weryfikacja algorytmu została wykonana na podstawie znanego rozwiązania teoretycznego rozkładu temperatury w przewodzie prostokątnym. W pracy przedstawiono przykład obliczeniowy przepływu przez przewód o przekroju sześciokąta, dla którego nie jest znane rozwiązanie analityczne. W celu wykonania symulacji komputerowych został napisany w języku Fortran autorski program obliczeniowy.

EN

The paper presents the numerical application Boundary Element Method to calculate the temperature distribution effects of viscous dissipation on the heat transfer in forced straight pipes of arbitrary cross-section shapes. The BEM algorithm is an alternative to mesh method: Finite Difference Method, Finite Element Method or Finite Volume Method. The efficiency and the credibility of proposed algorithm were verified by numerical tests and the BEM solution is compared with theoretical results of laminar viscous dissipation on the heat transfer in rectangular duct. A numerical examples are presented to effects of viscous dissipation on the heat transfer in forced in hexagonal duct. All numerical simulation were obtained the computer program, which was written in Fortran programming languages.

Słowa kluczowe

PL

dyssypacja lepkości; przejmowanie ciepła; liczba Brinkmana; metoda elementów brzegowych

EN

viscous dissipation; heat transfer; forced convection; Brinkman number; boundary element method

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej. Oddział Gliwice
• Czasopismo: Modelowanie Inżynierskie
• Rocznik: 2013
• Tom: T. 17, nr 48
• Strony: 143--149
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz.

Twórcy

autor

Teleszewski T.

• Katedra Ciepłownictwa, Politechnika Białostocka

Bibliografia

• 1. White F.M.: Viscous fluid flow. International Edition, McGraw-Hill, 2005
• 2. Lifshitz E.M., Landau L.D.: Fluid mechanics. Vol. 6. Elsevier Ltd. Oxford, Butterworth Heinemann, 2000.
• 3. Muzychka Y.S., Yovanovich M.M.: Laminar forced convection heat transfer in the combined entry region of non-circular ducts. “Journal of Heat Transfer” 2004 , Vol.126, p. 54 - 61
• 4. Sheela-Francisca J., Tso C.P.: Viscous dissipation effects on parallel plates with constant heat flux boundary conditions. In: “International Communications in Heat and Mass Transfer” 2009, Vol. 36, p. 249 - 254.
• 5. Aydin O., Avci M.: Viscous-dissipation effects on the heat transfer in a Poiseuille flow. “Applied Energy” 2006, Vol. 83, p. 495 - 512.
• 6. Mondal P.K., Mukherjee S.: Viscous dissipation effects on the limiting value of Nusselt numbers for a shear driven flow between two asymmetrically heated parallel plates. “Frontiers in Heat and Mass Transfer” 2012, Vol. 3, No. 3, p. 1 - 6
• 7. Aydin O.: Effects of viscous dissipation on the heat transfer in forced pipe flow. Part 1: both hydrodynamically and thermally fully developed flow. “Energy Conversion and Management” 2005, Vol. 46, p.757 - 769.
• 8. Aydin O.: Effects of viscous dissipation on the heat transfer in forced pipe flow. Part 2: Thermally developing flow. “Energy Conversion and Management” 2005, Vol. 46, p.3091 - 3102.
• 9. Barletta A., Rossi di Schio E.: Effect of viscous dissipation on mixed convection heat transfer in a vertical tube with uniform wall heat flux. “Heat and Mass Transfer” 2001, Vol. 38, p. 129 - 140.
• 10. Pinho F.T., Oliveira P.J.: Analysis of forced convection in pipes and channels with the simplified Phan-Thanner fluid. “International Journal of Heat and Mass Transfer” 2000, Vol. 43, p. 2273 - 2287.
• 11. Barletta A.: Fully developed laminar forced convection in circular ducts for power-law fluids with viscous dissipation. “International Journal of Heat and Mass Transfer” 1997, Vol. 40, No. 1, p. 15 - 26.
• 12. Zanchini E.: Effect of viscous dissipation on the asymptotic behavior of laminar forced convection in circular tubes. “International Journal of Heat and Mass Transfer” 1997, Vol. 40, No. 1, p. 169 - 178.
• 13. Tyagi V. P.: Laminar forced convection of a dissipative fluid in a channel. “ASME J. Heat Transfer” 1966, Vol. 88, p. 161 - 167.
• 14. Morini G.L., Spiga M., Tartarini P.: Laminar viscous dissipation in rectangular ducts. “International Communications in Heat and Mass Transfer” 1998, Vol. 25, No. 4, p. 551 - 560.
• 15. Mitchell A.R.: The finite difference method in partial differential equations. John Wiley&Sons Inc., 1980
• 16. Zieniewicz O.C., Taylor R.L.: The finite element method fluid dynamics. Fifth Edition Vol. 3. Elsevier Singapore, 2005
• 17. Versteeg H., Malalasekra W.: An introduction to computational fluid dynamics: the finite volume method. Prentice Hall 2007
• 18. Brebbia C.A., Telles J.F.C., Wrobel L.C.: Boundary element techniques: theory and applications in engineering. New York: Springer-Verlag, 1984
• 19. Teleszewski T.J., Sorko S.A.: Zastosowanie metody elementów brzegowych do wyznaczania jednokierunkowego przepływu w przewodach prostoosiowych o dowolnym kształcie przekroju poprzecznego. „Acta Mechanica et Automatica” 2011, Vol.5, nr 3, p. 124 - 132
• 20. Aylward G., Tristan Findlay T.: SI chemical data book (4th ed.). John Wiley and Sons Ltd, 1999
• 21. Wiśniewski S., Wiśniewski T.S.: Wymiana ciepła. Warszawa: WNT, 2012