Parametric study of laminar natural convection in glazing enclosure

• Published in: Journal of Engineering Vol. 15; no. 2; pp. 3793 - 3811
• Main Authors: Ammuri, Karimah Ismail, Tuaimah, Ahmad Muhammad
• Format: Journal Article
• Language: Arabic; English
• Published: Baghdad, Iraq University of Baghdad, College of Engineering 01-06-2009; University of Baghdad
• Subjects: Convection, Natural; Heat; natural convection; rectangular enclosure; uniform and non-uniform heating; Transmission
• ISSN: 1726-4073; 2520-3339
• DOI: 10.31026/j.eng.2009.02.19

This work includes a numerical investigation of steady two dimensional laminar natural convection heat transfer in glazed rectangular enclosure at different tilt angles ranged from (0o to 90o) for Rayleigh number (103-106), aspect ratios(4,5, and 8),and Prandtl number (0.7). The study considers the effect of different boundary conditions on the heat transfer within the enclosure. The continuity equation, Navier-Stokes equations and the energy equation are solved by developing a numerical model based on finite volume method using SIMPLE algorithm with hybrid scheme to compute the velocity vectors, temperature, pressure, and Nusselt No. (local and average). Results show an increase in heat transfer rate with increasing of Rayleigh number, and for low Rayleigh numbers, the conduction is the dominant heat transfer mode. At Ra= 103, the mean Nusselt number remains constant around unity for all cases. The tilt angle has the major effect on the heat transfer for Rayleigh number larger than
104. A comparison of the present results with previously published data is conducted, and good agreement is seen to indicate the effectiveness and flexibility of the developed numerical procedure.
يتناول هذا البحث دراسة عددية لجريان الهواء و انتقال الحرارة بواسطة الحمل الحر الطباقي في حيز زجاجي مستطيل ذو زوايا ميل تتراوح بين (90°0°) و لحالة مستقرة ثنائية البعد. الدراسة تغطي المدى لرقم رايلي من 103 إلى106 و لنسب باعية (8،5،4)و لعدد برانتل (P = 0.7).تم حل معادلات الاستمرارية، معادلات نافير-ستوكس و معادلة الطاقة ببناء نموذج عددي بأستخدام طريقة الحجم المحدد و أتباع خطوات(SIMPLE) بالطريقة الهجينة لحساب قيم كل من، مركبات السرعة و درجة الحرارة و الضغط و رقم نسلت ( الموضعي و المعدل ). بينت النتائج ان معدل انتقال الحرارة يزداد مع زيادة رقم رايلي، و إن انتقال الحرارة بالتوصيل يظهر بشكل واضح عند رقم رايلي منخفض، في حين ان رقم نسلت المتوسط يبقى ثابتا بقيمة واحدة عند رقم رايلي 103 . و ان زاوية ميل الحيز لهل التأثير الأكبر على انتقال الحرارة لقيم رايلي أكبر من 104. تمت مقارنة النتائج المستحصلة في هذه الدراسة مع المنشورة سابقا و وجد تقارب جيد جدا بينهما للدلالة عل فعالية و مرونة الحل العددي الذي تم بناءه.