Kapalı düzlemsel bölgelerde magnetik alan etkisi altında kalan konvektif ısı transferi
Convective heat transfer under a magnetic field in two dimensional enclosures
Yazar: ELİF BÜYÜK
Danışman: PROF.DR. MEHMET CEM ECE
Trakya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2006
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
ÖZETBu çalışmada, farklı şekilde ısıtılmış duvarlara sahip eğik dikdörtgen bir kapalı ortamiçinde, keyfi seçilen bir yöndeki magnetik alan etkisi altında daimi, laminer, doğalkonveksiyon akışı sayısal olarak incelenmiştir. Yönetici denklemler, üç farklı magnetik alanınyönü, kapalı bölgenin eğim açısı ve boyut oranları ve çeşitli Grashof, ve Hartmann sayılarıiçin diferansiyel kuadratür yöntemi kullanılarak akım fonksiyonu, girdap ve sıcaklık içinnümerik olarak çözülmüştür. Akış ve sıcaklık alanları üzerinde, magnetik alanın yönü veşiddetinin ve kapalı bölgenin boyut oranı ve oryantasyonunun önemli bir etkiye sahip olduğugörülmüştür. Kapalı bölge içindeki sirkülasyon ve buna bağlı olarak konveksiyon, Grashofsayısının artmasıyla güçlenmekte iken, magnetik alan, konvektif akışı ve ısı transfer oranınıbaskılamaktadır.Nümerik hesaplamalarda çoğu gazlar için yaklaşık bir değer olan Pr=1 alınmış olup,kapalı bölgenin eğim açısı -45Â°, 0Â° ve 45Â° seçilmiştir. Boyut oranı 0.5 (sığ kapalı bölge), 1(kare kapalı bölge) ve 2 (uzun kapalı bölge) değerleri için yapılmıştır. Hartmann sayısı 0-100aralığında ve magnetik alanın oryantasyon açısı 0Â°, 45Â° ve 90Â° seçilmiştir. Grashof sayısı 103-106 değerleri arasında alınmıştır.Ayrıca, yatay duvarları adyabatik ve sabit, yan duvarları hareketli ve eşsıcaklıklıolarak ısıtılmış, eğik bir kare kapalı bölge içinde, keyfi seçilen bir yöndeki magnetik alanınvarlığı altındaki daimi, laminer karışık konveksiyon akışı da sayısal olarak incelenmiştir.Kapalı bölgenin yan duvarlarının hareketinin akış ve sıcaklık alanları üzerinde önemli biretkiye sahip olduğu görülmüştür.Anahtar Kelimeler: Doğal konveksiyon, karışık konveksiyon, magnetik alan, eğik kapalıbölge.

Abstract:
SUMMARYIn the present study, steady, laminar, natural-convection flow in the presence of amagnetic field of an arbitrary direction in an inclined rectangular enclosure with differentheated walls was studied numerically. The governing equations were solved numerically forthe stream function, vorticity and temperature ratio using the differential quadrature methodfor various Grashof and Hartman numbers and three different magnetic field directions, aspectratios and inclination angles. The results show that the orientation and the aspect ratio of theenclosure and the strength and the direction of the magnetic field have significant effects onthe flow and temperature fields. Circulation inside the enclosure and therefore the convectionbecome stronger as the Grashof number increases while the magnetic field suppresses theconvective flow and the heat transfer rate.Numerical computations in the present study were carried out for Pr=1 which is anapproximate value for most gases. The inclination angle of the enclosure was chosen as -45Â°,0Â° and 45Â°. The aspect ratio was selected as 0.5 (shallow enclosure), 1.0 (square enclosure)and 2.0 (tall enclosure). Hartmann number was taken in the range 0-100 and the angle oforientation of the magnetic field was taken as 0Â°, 45Â° and 90Â°. The Grashof number was takenin the range 103-106.However, steady, laminar, mixed convection flow under the presence of a magneticfield of arbitrary direction in an inclined square enclosure with isothermally heated andmoving side walls, and stationary and adiabatic horizontal walls was studied numerically. Themovement of the side walls of the enclosure has a significant effect on the flow andtemperature fields.Key Word: Natural convection, mixed convection, magnetic field, inclined enclosure.