VENKATESWARLU, M.;UPENDER REDDY, G.;VENKATA LAKSHMI, D.
Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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제22권4호
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pp.217-239
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2018
This paper examined the MHD and thermal behavior of unsteady mixed convection flow of a rotating fluid in a porous parallel plate channel in the presence of Hall current and heat source. The exact solutions of the concentration, energy and momentum equations are obtained. The influence of each governing parameter on non dimensional velocity, temperature, concentration, skin friction coefficient, rate of heat transfer and rate of mass transfer at the porous parallel plate channel surfaces is discussed. During the course of numerical computation, it is observed that as Hall current parameter and Soret number at the porous channel surfaces increases, the primary and secondary velocity profiles are increases while the primary and secondary skin friction coefficients are increases at the cold wall and decreases at the heated wall. In particular, it is noticed that a reverse trend in case of heat source parameter.
The mixing effect is studied by comparing rotating and oscillating stirrers in the micro channel. The cases of Re=10 to 80 with various stirring speeds are considered to analysis the effect of Re and stirrer speed for the mixing. Under Re=20, the oscillating stirrer represents better mixing rate than the rotating stirrer up to the critical stirrer speed which has a maximum efficiency. Over Re=30, the results of oscillating and rotating stirrer show that the faster the stirrer speed, the higher the mixing effect within the concerned stirrer speed range and the oscillating stirrer keeps the higher mixing rate. It was found that the mixing effect is a function which has an optimum of the Reynolds number and the stirrer speed. The D2Q9 Lattice Boltzmann Method is used due to the merits of calculation for the unsteady flow with moving boundary.
The present study investigates the effects of bleed flow on heat/mass transfer and pressure drop in a rotating channel with transverse rib turbulators. The hydraulic diameter $(D_h)$ of the square channel is 40.0mm. The bleed holes are located between the rib turbulators on leading surface and the hole diameter (d) is 4.5 mm. The square rib turbulators are installed on both leading and trailing surfaces. The rib-to-rib pitch is 10.0 times of the rib height(e) and the rib height-to-hydraulic diameter ratio $(e/D_h)$ is 0.055. The tests were conducted at various rotation numbers (0, 0.2, 0.4), while the Reynolds number and the rate of bleed flow to main flow (BR) were fixed at 10,000 and $10\%$, respectively. The results suggest that the heat/mass transfer characteristics in the internal cooling passage are influenced by rib turbulators, bleed flow and the Coriolis force induced by rotation. For the rotating ribbed passage with bleed flow, the heat/mass transfer on the leading surface is hardly affected by bleed flow, but that on the trailing surface decreases due to the diminution of main flow. The results also show that the friction factor decreases with the bleed flow.
The present study has been conducted to investigate convective heat/mass transfer in the cooling passage with bleed holes. The rotating square channel has 40.0 mm hydraulic diameter and the bleed holes on the leading surface of the channel. The hole diameter of bleed hole is 4.5mm and its spacing is ( p/d:4.9) about five times of hole diameter. Exit mass flow rate through bleed holes is $10\%$ of the main mass flow rate and relation number is changed form 0.0 to 0.4. A naphthalene sublimation technique is employed to determine the detailed local heat transfer coefficients using the heat and mass transfer analogy The cooling performance is influenced by exit mass flow rate through bleed holes and Coriolis force of rotating channel for fixed Reynolds number. The heat transfer on the leading surface is decreased due to Coriolis force. However the total heat transfer is enhanced around holes on the leading surface because of trapping flow by bleeding.
The present study has been conducted to investigate convective heat/mass transfer in the cooling passage with bleed holes. The rotating square channel has 40.0 mm hydraulic diameter and the bleed holes on the leading surface of the channel. The hole diameter of bleed hole is 4.5mm and its spacing is ( p/d:4.9) about five times of hole diameter. Exit mass flow rate through bleed holes is $0\%,\;10\%\;and\;20\%$ of the main mass flow rate respectively. rotation number is fixed 0.2. A naphthalene sublimation technique is employed to determine the detailed local heat transfer coefficients using the heat and mass transfer analogy. The cooling performance is influenced by exit mass flow rate through bleed holes and Coriolis force of rotating channel for fixed Reynolds number. The heat transfer on the leading surface is decreased due to Coriolis force. However the total heat transfer is enhanced around holes on the leading surface because of trapping flow by bleeding.
A numerical analysis to predict the flow characteristics in turbo fan for vacuum cleaner has been performed by using CFD. The rotating reference frame method is applied to compute the impeller-diffuser interaction and the characteristics of two models, 460 and 380, are calculated for various rotating speeds and flow rates. The flow in impeller, diffuser and return channel is assumed as steady and compressible. STAR-CD with k- $\epsilon$ turbulence model is used to solve the Navier-Stokes equations. Computed relative velocity, absolute pressure and flow angles are shown and compared with measurement results. The good agreement between the predictions and measurement results confirms the validity of this study.
A low-Reynolds-number second moment turbulence closure is improved with the aid of DNS data. For the model coefficients of pressure-strain terms, we adopted Shima's model with some modification. Shin and Choi's new dissipation-rate equation is employed to simulate accurately the turbulence energy dissipation rate distribution in the near wall sublayer. The results of computations are compared with DNS, LES data and experimental data for turbulent plane channel flow with rotation about spanwise axis. The present second moment closure achieves a level of agreement similar to that for the non-rotating. In particular, it accurately captures the distribution of turbulence energy dissipation rate in the near wall region.
Navier-Stokes simulation of the flow in a micro viscous pump is carried out. The micro viscous pump consists of a rotating circular rotor placed in a two dimensional channel. All simulation is carried out by using a finite volume approach, at the Reynolds number of 0.5, to study the performance of the micro viscous pump. Length of channel of the pump is varied to simulate the effects of the pumping load. Numerical solutions show that the net flow of the pump is realized by two counter rotating vortices formed on both sides of the rotor. The volume flow rate of the pump is decreased as length of the channel is increased, while the static pressure difference across the rotor is increased. The static pressure difference across the rotor is observed to be inversely proportional to the volume flow rate as inertia effects are negligibly small. The efficiency of the pump is found to reach a maximum when two counter rotating vortices on both sides of the rotor becomes to merge forming an outer enveloping vortex.
Numerical and experimental investigations are peformed for the rarefied gas flows in pumping channels of a helical-type drag pump. Modern turbomolecular pumps include a drag stage in the discharge side, operating roughly in $10^{-2}{\sim}10Torr$. The flow occurring in the pumping channel develops from the molecular transition to slip flow traveling downstream. Two different numerical methods are used in this analysis: the first one is a continuum approach in solving the Navier-Stokes equations with slip boundary conditions, and the second one is a stochastic particle approach through the use of the direct simulation Monte Carlo(DSMC) method. The flow in a pumping channel is three-dimensional(3D), and the main difficulty in modeling a 3D case comes from the rotating frame of reference. Thus, trajectories of particles are no longer straight lines. In the Present DSMC method, trajectories of particles are calculated by integrating a system of differential equations including the Coriolis and centrifugal forces. Our study is the first instance to analyze the rarefied gas flows in rotating frame in the presence of noninertial effects.
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