Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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제20권4호
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pp.355-374
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2016
This work is devoted to investigate heat and mass transfer effects on MHD natural convection flow past an inclined plate with ramped temperature numerically. The dimensionless governing equations for this investigation are solved by using finite element method. The effects of angle inclination, buoyancy ratio parameter, permeability parameter, magnetic parameter, Prandtl number, heat generation, thermal radiation, Eckert number, Schmidt number, chemical reaction parameter and time on velocity, temperature and concentration fields are studied and presented with the aid of figures. The effects of the pertinent parameters on skin friction, rate of heat transfer and mass transfer coefficients are presented in tabular form. The numerical results are compared graphically with previously published result as special case of the present investigation and results found to be in good agreement.
Natural convection is driven by the compositional buoyancy in solidification of a binary melt. The stabilities of convection in a growing mushy layer were analyzed here in the time-dependent solidification system of a near-eutectic melt cooled impulsively from below. The linear stability equations were transformed to self-similar forms by using the depth of the mushy layer as a length scale. In the liquid layer the stability equations are based on the propagation theory and the thermal buoyancy is neglected. The critical Rayleigh number for the mushy layer increases with decreasing the Stefan number and the Prandtl number. The critical conditions for solidification of aqueous ammonium chloride solution are discussed and compared with the results of the previous model for the liquid layer.
A second moment turbulent closure for the turbulent heat flux near a wall is developed by modification of model constants in pressure interaction term as the variables of the turbulent Reynolds number using the universal properties of turbulent heat flux near the wall. The present model shows that model constant for the wall reflection term in pressure interaction is most important in modelling of the near wall heat flux. Fully developed pipe flows with constant wall heat flux are tested to validate the proposed model. In most of calculation region, the predicted turbulent properties agree better with the experimetal data than the results from standard algebraic heat flux model which use the uniform model constants.
Iqbal, Waheed;Jalil, Mudassar;Khadimallah, Mohamed A.;Hussain, Muzamal;Naeem, Muhammad N.;Al Naim, Abdullah F.;Tounsi, Abdelouahed
Advances in nano research
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제10권4호
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pp.349-357
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2021
In present study, the numerical investigations are carried out for effects of suction and blowing on boundary layer slip flow of casson nano fluid along permeable stretching cylinder in an exponential manner. The modeled PDEs are changed into nonlinear ODEs through appropriate nonlinear transformations. Change in physical quantities like friction coefficient, Nusselt and Sherwood numbers with variation of the aforementioned parameters are also examined and their numerical values are listed in the form of tables. Effects of Reynold number, suction parameter, Prandtl number, Lewis number, Brownian motion parameter and thermophoresis parameter are seen graphically with temperature profile.
The onset of buoyancy-driven convection in an initially isothermal and quiescent horizontal fluid layer was analyzed theoretically. It is well-known that at the critical Rayleigh number $Ra_c=669$ convective motion sets in with a constant-heat-flux cooling through the upper boundary. Here, based on the momentary instability concept, the dimensionless critical time ${\tau}_m$ to mark the onset of convective motion for Ra > 669 was analyzed theoretically. The energy method under the momentary stability concept was used to find the critical conditions as a function of the Rayleigh number Ra and the Prandtl number Pr. The predicted critical conditions were compared with the previous theoretical and experimental results. The momentary stability criterion gives more reasonable wavenumber than the conventional energy method.
기존 마이크로채널 열교환기는 한 플레이트에 고온 또는 저온, 한 종류의 유체만이 흐르고 있다. 채널 내부를 흐르는 유체의 수직 방향으로는 다른 종류의 유체가 존재하지만, 수평 방향으로는 같은 종류의 유체가 존재한다. 그로 인해 수평 방향의 열전달률은 수직 방향에 비하여 낮게 나타나게 된다. 열교환기 성능 향상을 위하여 한 플레이트에서 고온, 저온 유동이 번갈아가며 존재하는 새로운 채널 배열을 제안하였다. 새로운 채널 배열을 위해서는 특별한 입구 및 출구 설계가 필요하다. 제안된 채널 배열을 통하여 기존 열교환기보다 높은 열전달률을 얻을 수 있다. Reynolds 수와 Prandtl수가 증가할수록 새로운 채널 배열로 인한 열 성능 향상이 증가하고, 고체와 유체의 열전도계수 비가 증가할수록 열 성능 향상은 감소한다.
The research on the flow and heat transfer characteristics of lead bismuth(LBE) is significant for the thermal-hydraulic calculation, safety analysis and practical application of lead-based fast reactors(LFR). In this paper, a new CFD model is proposed to solve the thermal-hydraulic analysis of LBE. The model includes two parts: turbulent model and turbulent Prandtl, which are the important factors for LBE. In order to find the best model, the experiment data and design of 19-pin hexagonal rod bundle with spacer grid, undertaken at the Karlsruhe Liquid Metal Laboratory (KALLA) are used for CFD calculation. Furthermore, the turbulent model includes SST k - 𝜔 and k - 𝜀; the turbulent Prandtl includes Cheng-Tak and constant (Prt =1.5,2.0,2.5,3.0). Among them, the combination between SST k - 𝜔 and Cheng-Tak is more suitable for the experiment. But in the low Pe region, the deviation between the experiment data and CFD result is too much. The reason may be the inlet-effect and when Pe is in a low level, the number of molecular thermal diffusion occupies an absolute advantage, and the buoyancy will enhance. In order to test and verify versatility of the model, the NCCL performed by the Nuclear Thermal-hydraulic Laboratory (Nuthel) of Xi'an Jiao tong University is used for CFD to calculate. This paper provides two verification examples for the new universal model.
TMixed convective flow in a bottom heated and top cooled rectangular channel can be significantly affected by the channel aspect ratio, Prandtl number, Reynolds number, Rayleigh number and angle of inclination. In such a mixed convection, the flow pattern plays an important role in various technological processes. In this study, a numerical investigation is carried out to explore mixed convection in a three-dimensional rectangular channel with bottom heated and top cooled uniformly. The three-dimensional governing equations are discretized using the finite volume method. In the range of low Reynolds number($0{\leq}Re{\leq}9.6{\times}10^{-2}$), the effects of the aspect ratio($2{\leq}AR{\leq}12$) and Gr/Re are presented and discussed. The longitudinal roll number in the channel is increased with increasing aspect ratio, and the roll number induced, regardless of the aspect ratio number, is even in the range of aspect ratios between 2 and 12, New vortex flow structure containing inclined longitudinal rolls is found, which is affected by aspect ratio and Reynolds number. The ratio Gr/Re is used to check the relative magnitudes of forced and natural convection in the mixed convective flow of high viscous fluid.
Afridi, Muhammad Idrees;Qasim, Muhammad;Khan, Ilyas
Journal of the Korean Physical Society
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제73권9호
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pp.1303-1309
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2018
In the present paper, we study the entropy analysis of boundary layer flow over a slender stretching sheet under the action of a non uniform magnetic field that is acting perpendicular to the flow direction. The effects of viscous dissipation and Joule heating are included in the energy equation. Using similarity transformation technique the momentum and thermal boundary layer equations to a system of nonlinear differential equations. Numerical solutions are obtained using the shooting and fourth-order Runge-Kutta method. The expressions for the entropy generation number and Bejan number are also obtained using a suggested similarity transformation. The main objective of this article is to investigate the effects of different governing parameters such as the magnetic parameter ($M^2$), Prandtl number (Pr), Eckert number (Ec), velocity index parameter (m), wall thickness parameter (${\alpha}$), temperature difference parameter (${\Omega}$), entropy generation number (Ns) and Bejan number (Be). All these effects are portrayed graphically and discussed in detail. The analysis reveals that entropy generation reduces with decreasing wall thickness parameter and increasing temperature difference between the stretching sheet and the fluid outside the boundary layer. The viscous and magnetic irreversibilities are dominant in the vicinity of the stretching surface.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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