Numerical and experimental study of transient laminar natural convection of high prandtl number fluids in a cubical cavity

Abstract

NUMERICAL AND EXPERIMENTAL STUDY OF TRANSIENT LAMINAR NATURAL CONVECTION OF HIGH PRANDTL NUMBER FLUIDS IN A CUBICAL CAVITY<br/>Obai Younis Taha Elamin<br/><br/>La convección natural en espacios cerrados, se encuentra ampliamente en sistemas naturales e industriales. El objetivo general de este trabajo es desarrollar y validar una herramienta de simulación capaz de predecir las tasas de enfriamiento de aceite en un tanque. Esta herramienta ha de tener en cuenta la variación de la viscosidad del aceite para dar información detallada de las tasas de enfriamiento del aceite bajo diferentes condiciones de contorno térmicas realisticas. <br/>En primer lugar, la influencia de diferentes condiciones de contorno térmicas en las paredes, la variación de la viscosidad y la conductividad de la pared en la convección natural del flujo laminar transitorio en una cavidad cúbica con seis paredes térmicamente activo están analizadas.<br/>Para analizar el efecto individual de las paredes laterales de la cavidad en el proceso de enfriamiento, la segunda parte de este estudio considera que, tanto numéricamente como experimentalmente, la transición de la convección natural laminar en una cavidad cúbica con dos paredes opuestas frías y verticales.<br/>Nuevas relaciones de escala que tengan en cuenta la variación de la viscosidad con la temperatura, no publicadas anteriormente en la literatura, se derivan de las velocidades de la capa límite, por el tiempo necesario para la capa límite para alcanzar el estado estacionario y para la velocidad y el espesor de las intrusiones horizontales.<br/>NUMERICAL AND EXPERIMENTAL STUDY OF TRANSIENT LAMINAR NATURAL CONVECTION OF HIGH PRANDTL NUMBER FLUIDS IN A CUBICAL CAVITY<br/>Obai Younis Taha Elamin<br/><br/>Free convection in enclosed spaces is found widely in natural and industrial systems. The general objective of this work is to develop and validate a simulation tool able to predict the cooling rates of oil in a tank. This tool has to take into account the variation of the oil viscosity to give detailed information of the cooling rates of the oil under different realistic thermal boundary conditions.<br/> First, the influence of different thermal wall boundary conditions, the variation of the viscosity and the wall conductivity on the transient laminar natural convection flow in a cubical cavity with the six walls thermally active is studied numerically. <br/>To analyze the individual effect of the side walls of the cavity on the cooling process, the second part of this study considers, numerically and experimentally, the transient laminar natural convection in a cubical cavity with two cold opposite vertical walls. The shadowgraph technique is employed to visualize the development of the transient convective flow. New scaling relations that take into account the viscosity variation with temperature, not reported previously in the literature, are derived for the boundary layer velocities, for the time needed for the boundary layer to reach the steady state and for the velocity and thickness of the horizontal intrusions.