Thermal convection in polymer solutions numerical experiment

• Autorzy: Stręk T.

Warianty tytułu

PL

Konwekcja termiczna w polimerach : eksperyment numeryczny

• Konferencja: Międzynarodowa Konferencja MANUFACTURING'04 : Współczesne problemy projektowania i wytwarzania [II; 2004; Poznań]
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In thermodynamics of fluids by convective motion it is understood that a fluid flow which, apart from mechanical quantities, is characterized also by thermal and/or other fields. Dimensionless governing equations are presented for this problem. Dimensionless numbers: the Prandtl number, the Rayleigh number and the Eckert number are introduced. In this paper numerical algorithm for solution of thermal convection in polymer is presented. Rheology model used for polymer is the Carreau model of non-Newtonian fluid. Numerical solutions for convective cooling of Carreau fluid in box are presented.

PL

W termodynamice płynów ruch konwekcyjny płynu jest charakteryzowany nie tylko przez wielkości mechaniczne, ale także przez pole cieplne i inne pola. W artykule przedstawiono bezwymiarowe równania opisujące zagadnienie konwekcji termicznej. W równanich tych wykorzystano liczby bezwymiarowe: Prandtla, Rayleigh i Eckerta. Zamieszczono również algorytm numerycznego rozwiązania problemu konwekcji termicznej w polimerach z wykorzystaniem metody elementów skończonych. Model reologiczny użyty do opisu polimerów to model nienewtonowskiego pfynu Carreau. Przytoczono wyniki numerycze konwekcyjnego ochładzania płynu Carreau w kwadratowym obszarze o „nieskończonej" długości.

Słowa kluczowe

EN

thermal convection; non-Newtonian fluid; Carreau model

PL

konwekcja termiczna; płyn nienewtonowski; model Carreau

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Poznańskiej. Budowa Maszyn i Zarządzanie Produkcją
• Rocznik: 2004
• Tom: Nr 1
• Strony: 113--130
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz.

Twórcy

autor

Stręk T.

• Institute of Applied Mechanics, Poznan University of Technology

Bibliografia

• [1] Abu-Ramadan E., Hay J.M., Khayat R.E, Characterization of chaotic thermal convection of viscoelastic fluids, Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics, 115, 2003, s. 79-113.
• [2] Bucchignani E., Georgescu A., Mansutti D., A Lorenz-like model for the horizontal convection flow. International Journal of Non-Linear Mechanics, 38, 2003, s. 629-644.
• [3] Carreau, P.J., Rheological Equations from Molecular Network Theories, Transactions of the Society of Rheology, 16, 1972, s. 99-127.
• [4] Cole G.H.A., Fluid Dynamics. An Introductory Account of Certain Theoretical Aspects Involving Low Velocities and small Amplitudes, Spottiswoode, Ballantyne & Co Ltd, London, 1962.
• [5] Gejadze I., Jarny Y., An inverse heat transfer problem for restoring the temperature field in polymer melt flow through a narrow channel. International Journal of Thermal Sciences, 41, 2002, s. 528-535.
• [6] Green T., Oscillating convection in an elasticoviscous liquid, Phys. Fluids, 11, 1968, s. 1410,.
• [7] Hinten E., Owen D.R.J., An Introduction to Finite Element Computations, Pineridge, Swansea, 1979.
• [8] Huang H.C., Li Z.H., Usmani A., Finite Element Analysis of Non-Newtonian Flow, Springer-Verlang, London 1999.
• [9] Huebner K.H., The Finite Element Method for Engineers, Wiley, Toronto 1975.
• [10] Jurkowski B., Jurkowska B., Preparing of Polymer Compositions (in Polish: Sporządzanie kompozycji polimerowych. Elementy teorii i praktyki), Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 1995.
• [11] Kamakura K., Ozoe H., Three-dimensional analyses of double diffusive convection in two-layer system at high Rayleigh number. International Journal of Thermal Sciences, 41, 2002, s. 1045-1053.
• [12] Khayat R.E., Chaos and overstability in the thermal convection of viscoelastic fluids, J. Non-Newtonian Fluid Mech., 53, 1994, s. 227.
• [13] Khayat R.E., Nonlinear overstability in the thermal convection of viscoelastic fluids, J. Non-Newtonian Fluid Mech., 58, 1995, s. 331.
• [14] Khayat R.E., Fluid elasticity and the onset of chaos in thermal convection, Phys. Fluids, 51, 1995, s. 380.
• [15] Khayat R.E., Chaos in the thermal convection of weakly shear-thinning fluids. Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics, 63, 1996, s. 153-178.
• [16] Larson R.G., Instabilities in viscoelastic flows, Rheol. Acta, 31, 1992, s. 213.
• [17] Liang S.F., Acrivos A., Experiments on buoyancy driven convection in non-Newtonian fluid, Rheol. Acta, 9, 1970, s. 447.
• [18] Lorenz E.N., Deterministic Nonperiodic Flow, Journal of Atmospheric Science, Vol. 20, 1963.
• [19] Niederkorn, T.C., Ottino, J. M., Mixing of a viscoelastic fluid in a time-periodic flow. Journal of Fluid Mechanics, 256, 1993, s. 243-260.
• [20] Niederkorn, T.C., Ottino, J. M., Chaotic mixing of shear-thinning fluids. AIChE Journal, 40, 1994, s. 1782-1793.
• [21] Rayleigh L., On Convection Currents in a Horizontal Layer of Fluid, when the Higher Temperature is on the Under side, Philosophical Magazine, Series 6, Vol. 32, 1916.
• [22] Sokolov M., Tanner R.L, Convective stability of a general viscoelastic fluid heated from below, Phys. Fluids, 15, 1972, s. 534.
• [23] Tanner, R.L, Engineering Rheology, Clarendon Press, Oxford 1988, s. 451.
• [24] Taylor C., Hughes T.G., Finite Element Programming of the Navier-Stokes Equations, Pieridge, Swansea 1981.
• [25] Tin, C., Tam K.C., A Phenomenological Model for Dynamic Properties of Dilute Polymer Solutions, Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics, 33, 1989, s. 165-180,.
• [26] Vadasz P., Subcritical transitions to chaos and hysteresis in a fluid layer heated from below. Intemational Journal of Heat and Mass Transfer 43, 2000, s. 705-724.
• [27] Yoon H.K., Ghajar A.J., A note on the Powell-Eyring fluid model. Int. Comm. Heat Mass Transfer, vol. 14, 1987, s. 381-390.