Perspectivas mecanicistas sobre los efectos de la dirección de perforación en el rendimiento térmico-hidráulico de las costillas en un canal de enfriamiento rectangular
Autores: Qian, Weijia; Shuai, Ruiyang; Meng, Qingkun; Roy, Subhajit; Yao, Songbai; Wang, Ping
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Perspectivas mecanicistas sobre los efectos de la dirección de perforación en el rendimiento térmico-hidráulico de las costillas en un canal de enfriamiento rectangular
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Estudio
Flujo turbulento
Transferencia de calor
Canal de enfriamiento rectangular
Costillas perforadas
Rendimiento térmico-hidráulico
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 24
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio investiga las características del flujo turbulento y el rendimiento de transferencia de calor dentro de un canal de enfriamiento rectangular con una relación de aspecto de 5:3 y que presenta costillas perforadas, y luego explora los efectos de las direcciones de perforación de las costillas en su rendimiento térmico-hidráulico. A través de pruebas experimentales (técnica de cristal líquido termográfico transitorio) y simulaciones numéricas, se demuestra que las costillas perforadas horizontales pueden reducir efectivamente la pérdida de presión a un número de Reynolds alto mientras mantienen una notable mejora en la transferencia de calor. Además, cambiar las direcciones de perforación de las costillas resulta en efectos diversos en el campo de flujo y la transferencia de calor. Nuestros resultados muestran que las costillas perforadas horizontales pueden comprimir el vórtice de recirculación detrás de las costillas, mejorando la transferencia de calor mediante el escurrimiento del flujo, mientras que las costillas perforadas inclinadas hacia arriba aumentan la fricción del flujo y debilitan la transferencia de calor debido al acoplamiento del flujo de aire con los vórtices de separación detrás de las costillas. Las costillas inclinadas hacia abajo mejoran la transferencia de calor local al dirigir el flujo de aire detrás de la costilla, y también pueden causar la separación de vórtices y reducir la fricción. Nuestros resultados indican que la introducción de costillas perforadas horizontales en un canal de enfriamiento interno rectangular puede disminuir la pérdida de presión sin comprometer significativamente el rendimiento de transferencia de calor.
Descripción
Este estudio investiga las características del flujo turbulento y el rendimiento de transferencia de calor dentro de un canal de enfriamiento rectangular con una relación de aspecto de 5:3 y que presenta costillas perforadas, y luego explora los efectos de las direcciones de perforación de las costillas en su rendimiento térmico-hidráulico. A través de pruebas experimentales (técnica de cristal líquido termográfico transitorio) y simulaciones numéricas, se demuestra que las costillas perforadas horizontales pueden reducir efectivamente la pérdida de presión a un número de Reynolds alto mientras mantienen una notable mejora en la transferencia de calor. Además, cambiar las direcciones de perforación de las costillas resulta en efectos diversos en el campo de flujo y la transferencia de calor. Nuestros resultados muestran que las costillas perforadas horizontales pueden comprimir el vórtice de recirculación detrás de las costillas, mejorando la transferencia de calor mediante el escurrimiento del flujo, mientras que las costillas perforadas inclinadas hacia arriba aumentan la fricción del flujo y debilitan la transferencia de calor debido al acoplamiento del flujo de aire con los vórtices de separación detrás de las costillas. Las costillas inclinadas hacia abajo mejoran la transferencia de calor local al dirigir el flujo de aire detrás de la costilla, y también pueden causar la separación de vórtices y reducir la fricción. Nuestros resultados indican que la introducción de costillas perforadas horizontales en un canal de enfriamiento interno rectangular puede disminuir la pérdida de presión sin comprometer significativamente el rendimiento de transferencia de calor.