Abstract
An experimental study of jet impinging the non-isothermal heating surface with linear temperature gradient is conducted with the presentation of the turbulent flow characteristics and the heat transfer rate, represented by the Nusselt number. The jet Reynolds number ranges from 15,000 to 30,000, the temperature gradient of the plate is 2~4.2$^{\circ}C$/cm and the dimensionless nozzle to plate distance (H/D) is from 2 to 10. The results show that the peak of heat transfer rate occurs at the stagnation point, and the heat transfer rate decreases as the radial distance from the stagnation point increases. A remarkable feature of the heat transfer rate is the existence of the second peak. This is due to the turbulent development of the wall jet. Maximum heat transfer rate occurs when the axial distance from the nozzle to nozzle diameter (H/D) is 6 or 8. The heat transfer rate can be correlated as a power function of Prandtl number, Reynolds number, the dimensionless nozzle to plate distance (H/D) and temperature gradient (dT/dr). It has been found that the heat transfer rate increases with increasing turbulent intensity. The wall jet is influenced by temperature gradient and the effect becomes more important at higher radii.
선형온도구배를 갖는 비균일 가열표면에 대한 충돌 제트의 난류유동장과 열전달 특성을 실험을 통해 연구하였다. 제트의 레이놀즈수와 가열판의 온도구배, 그리고 노즐 출구로부터 가열판가지의 거리를 변화시키며 실험을 수행하였다. 최대 열전달은 정체점에서 나타나고 정체점으로부터 벽면방향으로 거리가 증가함에 따라 열전달률은 감소한다. 벽면가지의 거리가 크지 않은 경우는 난류의 영향으로 열전달의 제2정점이 나타난다. 최대 열전달은 노즐과 가열판 사이의 거리가 노즐 직경의 6에서 8배 정도일 때 나타난다. 열전달률의 상관식을 프란틀수와 레이놀즈수, 노즐과 가열판사이의 거리와 직경비 그리고 온도구배의 지수승의 함수로 구하였다. 열전달률과 난류유동장의 관계를 실험을 통해 확인하였다. 벽면제트는 온도구배의 의해 영향을 받았고 벽면거리가 증가할수록 더 크게 나타났다.
