Características de transferencia de calor por impacto de chorro con orificios de chorro extendidos variables bajo condiciones de fuerte flujo cruzado
Autores: Yang, Xing; Wu, Hang; Feng, Zhenping
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Características de transferencia de calor por impacto de chorro con orificios de chorro extendidos variables bajo condiciones de fuerte flujo cruzado
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Patrones de flujo
Transferencia de calor
Sistema de impacto de chorro
Orificios de chorro
Orificios de chorro extendidos
Características de transferencia de calor
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
En este artículo, se estudian experimental y numéricamente los patrones de flujo detallados y las características de transferencia de calor de un sistema de impacto de chorro con orificios de chorro extendidos. Los orificios de chorro en la placa de chorro presentan una disposición en línea de 16 x 5 filas en las direcciones de flujo (es decir, la dirección del flujo cruzado) y de ancho, donde las distancias entre orificios adyacentes, que están normalizadas por el diámetro del orificio de chorro, son 8 y 5, respectivamente. Los chorros impactan sobre una placa objetivo lisa con una distancia normalizada de 3.5 respecto a la placa de chorro. Los orificios de chorro se extienden insertando tubos de acero inoxidable a lo largo de los orificios de chorro y las longitudes extendidas varían en un rango de 1.0-2.5, dependiendo de la posición del chorro en la dirección del flujo. Los datos experimentales se obtienen utilizando la técnica de cristal líquido termocromático (TLC) para un amplio rango de números de Reynolds de chorro de (1.0 x 10)-(3.0 x 10). Las simulaciones numéricas están bien validadas utilizando los datos experimentales y proporcionan una mayor comprensión de la física del flujo dentro del sistema de impacto de chorro. Las comparaciones con un esquema de impacto de chorro de referencia tradicional muestran que los orificios de chorro extendidos generan niveles de transferencia de calor local mucho más altos y proporcionan distribuciones de transferencia de calor más uniformes sobre la placa objetivo, resultando en la mayor mejora de aproximadamente 36% en el número de Nusselt. Aunque la configuración del orificio de chorro extendido requiere una mayor potencia de bombeo para impulsar el flujo a través del sistema de impacto, la ganancia de transferencia de calor prevalece sobre la penalización de las pérdidas de flujo. Con el mismo consumo de potencia de bombeo, el diseño del orificio de chorro extendido también tiene más de un 10% más de transferencia de calor que el esquema de referencia.
Descripción
En este artículo, se estudian experimental y numéricamente los patrones de flujo detallados y las características de transferencia de calor de un sistema de impacto de chorro con orificios de chorro extendidos. Los orificios de chorro en la placa de chorro presentan una disposición en línea de 16 x 5 filas en las direcciones de flujo (es decir, la dirección del flujo cruzado) y de ancho, donde las distancias entre orificios adyacentes, que están normalizadas por el diámetro del orificio de chorro, son 8 y 5, respectivamente. Los chorros impactan sobre una placa objetivo lisa con una distancia normalizada de 3.5 respecto a la placa de chorro. Los orificios de chorro se extienden insertando tubos de acero inoxidable a lo largo de los orificios de chorro y las longitudes extendidas varían en un rango de 1.0-2.5, dependiendo de la posición del chorro en la dirección del flujo. Los datos experimentales se obtienen utilizando la técnica de cristal líquido termocromático (TLC) para un amplio rango de números de Reynolds de chorro de (1.0 x 10)-(3.0 x 10). Las simulaciones numéricas están bien validadas utilizando los datos experimentales y proporcionan una mayor comprensión de la física del flujo dentro del sistema de impacto de chorro. Las comparaciones con un esquema de impacto de chorro de referencia tradicional muestran que los orificios de chorro extendidos generan niveles de transferencia de calor local mucho más altos y proporcionan distribuciones de transferencia de calor más uniformes sobre la placa objetivo, resultando en la mayor mejora de aproximadamente 36% en el número de Nusselt. Aunque la configuración del orificio de chorro extendido requiere una mayor potencia de bombeo para impulsar el flujo a través del sistema de impacto, la ganancia de transferencia de calor prevalece sobre la penalización de las pérdidas de flujo. Con el mismo consumo de potencia de bombeo, el diseño del orificio de chorro extendido también tiene más de un 10% más de transferencia de calor que el esquema de referencia.