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Constant Property Newtonian Fluid Flow and Heat Transfer overCascaded Fins

Y. Menni, A. Azzi and C. Zidani

Unit of Research on Materials and Renewable Energies, URMER, Department of Physics, Faculty of Sciences, Abou Bekr Belkaid University, B.P. 119, 13000 Tlemcen, Algeria.

Abstract

Turbulent flow and heat transfer characteristics were studied and analyzed numerically for a constant property Newtonian fluid flowing through a two-dimensional horizontal rectangular cross section channel with staggered, transverse cascaded rectangular-triangular fins (CRTFs) and a constant temperature along both walls. The governing equations based on k-ε model used to describe the turbulence phenomenon, are solved by the finite volume method using the SIMPLEC-algorithm. Computations were carried out in the fully-developed regime for different Reynolds numbers, and geometric locations. In particular, velocity and temperature fields, skin friction coefficient, and local and average Nusselt numbers were obtained. This study can be a real application in the field of heat exchangers and air plane solar collectors.

Résumé

Des caractéristiques d’écoulement turbulent et de transfert thermiques sont étudiées et analysées numériquement pour un fluide Newtonien à propriétés constantes qui s’écoule à travers une conduite bidimensionnelle horizontale de section rectangulaire avec des ailettes en cascade ‘rectangulaire-triangulaire’ (CRTFs), transverses et étagées et une température uniforme le long des parois. Les équations gouvernantes, basées sur le modèle k-ε est employé pour modéliser la turbulence, sont résolues par la méthode des volumes finis en utilisant l’algorithme SIMPLEC. Des calculs sont menés dans le régime pleinement développé pour différents nombres de Reynolds, et différentes locations géométriques. En particulier, les champs de vitesse et de température, l’évolution du coefficient de friction, ainsi que et les distributions local et moyen du nombre de Nusselt ont été obtenus. Cette étude peut être une application réelle dans le domaine des échangeurs de chaleur et les capteurs solaires plans à écoulement d’air.

Keywords

Cascaded fin - Heat transfer - Numerical simulation - Rectangular channel.

Constant Property Newtonian Fluid Flow and Heat Transfer overCascaded Fins
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