Akustik titreşimler ile oluşturulan ikinci mertebe girdapların kapalı bir ortam içerisindeki ısı aktarımına etkilerinin sayısal olarak incelenmesi

Abstract

Formation of acoustic streaming and its effects on heat transfer in an air-filled rectangular enclosure that exposed to sound field were investigated numerically. Sound field in enclosure was provided by a vibrational left wall of the enclosure. To model the transport phenomena for the problem under investigation the fully compressible form of Navier – Stokes equations was considered. The formation of the wave field in the enclosure and resulting flow formation were completely calculated. Interactions between wave field and viscous effects and the formation of acoustic streaming were demonstrated with taking the time averages of results that obtained in the given period. With heated top and bottom walls, the effects of acoustic streaming on the heat transfer in the enclosure were investigated. In conclusion, under transient conditions, acoustic streaming motion significantly affects heat transfer in the enclosure.

Bu çalışmada ses alanı uygulanan dikdörtgen bir kapalı alan içerisindeki hava içinde oluşan ikinci mertebe girdapların oluşumu ve kapalı alan içerisindeki ısı aktarımına etkileri sayısal olarak incelenmiştir. Akustik dalgalar, kapalı alanın sol duvarının titreşim hareketiyle oluşturulmuştur. İncelenen taşınım problemini modellemek için Navier – Stokes denklemlerinin tamamen sıkıştırılabilir formu kullanılmıştır. Kapalı alan içerisinde dalga alanının oluşumu ve buna bağlı olarak içerideki akışın oluşumu tamamıyla hesaplanmaktadır. Dalga alanının viskoz etkilerle etkileşimi ve ikinci dereceden girdap yapılarının oluşumu verilen periyot boyunca alınan sonuçların zaman ortalamaları alınarak gösterilmektedir. Alt ve üst duvarların ısıtılması ile kapalı alan içerisindeki ısı aktarımının akustik etkiyle oluşturulan ikinci mertebe girdaplardan nasıl etkilendiği hesaplanmıştır. Sonuçta, kapalı alan içerisinde akustik etkiyle oluşturulan ikinci mertebe girdap hareketinin süreksiz rejimde ısı aktarımını önemli ölçüde etkilediği belirlenmiştir.