NUMERICAL INVESTIGATION OF FLUID-STRUCTURE-THERMAL INTERACTION IN A CHANNEL FLOW WITH ELASTIC WAVY WALL CONFIGURATIONS CONTAINING FLEXIBLE FINS
General Material Designation
Dissertation
First Statement of Responsibility
Ahmed Khlaf Taresh alshareefi
.PUBLICATION, DISTRIBUTION, ETC
Name of Publisher, Distributor, etc.
Mechanical
Date of Publication, Distribution, etc.
1402
PHYSICAL DESCRIPTION
Specific Material Designation and Extent of Item
58p.
Other Physical Details
cd
DISSERTATION (THESIS) NOTE
Dissertation or thesis details and type of degree
M.S.
Discipline of degree
energy conversion
Date of degree
1402/06/12
SUMMARY OR ABSTRACT
Text of Note
In the present study, the fluid-structure-thermal interaction of a fluid flow inside a channel with flexible oscillating elastic walls and elastic fins will be investigated numerically. The simulation will be conducted inside a two-dimensional rectangular domain called the channel, which is made of partially elastic oscillating walls and contains flexible fins. These kinds of designs are expected to enhance the heat transfer quantity and affect the flow patterns drastically. Furthermore, the partially elastic oscillating walls on the channel perimeter will amplify the induced vibrations, leading to better mixing patterns and the development of a turbulent flow, which in turn will enhance the heat transfer inside the channel. Effects of parameters such as length and elasticity of the flexible fins, length of the partial elastic oscillating walls on the hydrodynamic and heat transfer characteristics of the fluid flow inside the channel are investigated. Furthermore, the variations of the local Nusselt number, skin friction coefficient, lift and drag forces acting on the elastic oscillating walls and the strength of the generated vortices are investigated in detail. The results indicate that the channel configuration has a significant impact on the flow characteristics. The recommended design values for the fins are a length of 0.013 m and an elasticity of 104 Pa. Furthermore, as the distance between the elastic oscillating plates and the fins is decreased, a secondary reflux flow appears inside the channel, which prevents a considerable amount of mass flow from crossing through the space between the fins and the channel walls and causes the vortices to weaken, resulting in inappropriate mixing patterns.
Text of Note
در پژوهش حاضر تعامل شاره-جامد-حرارتی برای جریان سیال داخل یک کانال همراه با تیغه های الاستیک و دیواره های الاستیک نوسانی به شکل عددی با دینامیک سیالات محاسباتی بررسی شده است. شبیه سازی عددی داخل یک دامنه مستطیلی شکل تحت عنوان کانال همراه با تیغه های ارتجاعی و دیواره هایی که به صورت پاره ای الاستیک و نوسانیاند، انجام گرفته است. چنین طراحی هایی قابلیت تقویت انتقال حرارت و تغییر شدید الگوی جریان را دارند. همچنین، دیواره های الاستیک و نوسانی موجب تقویت نوسانات القايی داخل کانال شده که الگوی اختلاط جریان را بهبود بخشیده و به نوبه خود با آشفته نمودن جریان سیال موجب تقویت انتقال حرارت نیز میشوند. اثرات پارامتر های مختلف شامل طول و الاستیسیته تیغه ها، طول و موقعیت صفحات الاستیک نوسانی بر روی مشخصه های هیدرودینامیکی و انتقال حرارتی جریان سیال بررسی خواهند شد. علاوه بر آن، توزیع نیرو های برآ و پسا، قدرت گردابه های تولیدی و توزیع عدد ناسلت محلی و ضریب اصطکاک پوستی نیز بررسی خواهند گردید. نتایج نشان میدهند که پیکر بندی کانال تأثیر قابل توجهی بر ویژگی های جریان دارد. حالت طراحی بهینه تیغه ها در طول 013/0 متر و مدول الاستیسیته 104 پاسکال گزارش شده است. با کاهش فاصله بین دیواره های الاستیک نوسانی و تیغه ها، یک جریان ثانویه برگشتی داخل کانال تولید میشود که از عبور مقدار مشخصی دبی از فاصله بین دیواره های کانال و لبه انتهایی تیغه ها جلوگیری میکند. این پدیده از قدرت گردابه ها کاسته و الگو های اختلاط جریان نامناسبی را ایجاد مینماید.
OTHER VARIANT TITLES
Variant Title
بررسی عددی بر همکنش حرارتی ساختارسیال در یک جریان کانال با پیکربندی دیواره مواج الاستیک حاوی پره های انعطاف پذیر