Forced Convection Cooling Across Rectangular Blocks in a Parallel Channel

블럭이 부착된 수평 유로에서의 강제대류 열전달 해석

The purpose of this study is to obtain an improved interpretation of heat transfer phenomena between blocks and fluids in the parallel conducting plates. Flow is two-dimensional, incompressible steady laminar flow over rectangular blocks, representing finite heat source on parallel plate. Heat transfer phenomena, temperature of blocks and heat transfer into the flow field are investigated for different spacings between blocks and Reynolds numbers. Results indicate that Nusselt number on the far upstream corner of the block was higher than that of any part of the block. As Reynolds number and spacings of blocks increased, Nusselt number increased. The distribution of local Nusselt number on the top surface of the conducting plate is similar to the case with insulated plate. Temperature of the block which has heat source in half cubage was approximately twice as high as temperature of the block which has heat source in whole cubage. As Reynolds number and spacings of blocks increased, overall temperature decreased. The peak value of block temperature occurred at position shifted to the right or upper right from center. The maximum temperature of block can be expressed as a function of Reynolds number, spacings between blocks, position of maximum temperature of each block and then it is possible to predict the maximum temperature of blocks.

유한체적법(Finite Volume Method)을 이용하여 블럭이 부착된 수평 유로의 강제 대류 열전달 현상을 해석하였다. 블럭의 갯수, Reynolds 수 그리고 블럭 간의 간격을 변화시키면서 해석하였고 블럭이 부착된 수평판은 전도벽면 (conducting plate)으로 해석하였다. 블럭내에서는 1/2 체적과 전체적에서 열원이 있다고 가정하였으며, 유동은 2차원 정상상태 비압축성 유동이라고 하였다. 전체적에서 열원이 있는 경우보다 1/2 체적에서 열원이 있는 경우가 전체 온도값이 높게 나타났으며, Reynolds 수와 블럭 사이의 간격이 커질수록 온도값이 낮아진다. 수평판이 단열되어 있는 경우보다 전도벽면으로 해석한 경우가 온도값이 낮게 나타나며 수평판이 단옅되어 있다고 가정한 경우에는 최고온도 값의 위치가 단열면 근처이나 전도벽면의 경우에는 블럭내의 중심에서 우측으로 치우쳐 있다. 그리고, 블럭의 1/2 체적에서 열원이 있는 경우의 최고 온도 위치는 블럭의 전체적에서 열원이 있는 경우의 위치보다 더 상단에 치우침을 알 수 있다. Nusselt 수는 블럭 윗면의 좌측 부분에서 다른 부분보다 높은 수치를 나타내고 있으며 Reynolds 수가 커질수록 Nusselt 수의 값이 증가한다. 그리고, 블럭내의 최고 온도값은 이러한 무차원 변수들과의 상관 함수를 이용하여 예측하였다.