НЕСТАЦИОНАРНАЯ ЕСТЕСТВЕННАЯ КОНВЕКЦИЯ В ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО НАГРЕТОЙ ПРЯМОУГОЛЬНОЙ ПОЛОСТИ С СИНУСОИДАЛЬНЫМИ ГОФРИРОВАННЫМИ СТЕНКАМИ, ЗАПОЛНЕННОЙ СТЕПЕННОЙ НЕНЬЮТОНОВСКОЙ ЖИДКОСТЬЮ

摘要

This research is a numerical analysis, exhaustively investigating two dimensional (2D) transient con-vective heat transfer in a differentially heated rectangle, possessing sinusoidal corrugated side walls and constant temperatures. The quadrilateral space is loaded with power law non-Newtonian fluid, plus the right and left walls are uniformly cooled and heated respectively. The top and bottom walls are retained as adiabatic and the side walls are recast exploiting sinusoidal corrugated shape. Governing equations of the problem are solved with the employment of the Finite Volume Method. The evaluation of fluid flow and heat transfer is conducted in such a manner that Power law index (я) varies from 0.6 to 1.4, Rayleigh number (Ra) from 103 to 107, Corrugation Amplitude (CA) from 0.1 to 0.5, and Corrugation Frequency (CF) of sinusoidal side walls is in the range of 1 to 5. The results are revealed considering different amounts of Ra, n, CA, and CF, they are delineated in terms of streamlines, isotherms, and average Nusselt number Nu of the hot side wall. Further, heat transfer characteristics, the impacts of sudden differential heating as well as its consequential transient behavior upon fluid flow, velocity, and temperature plots are demonstrated in accordance with the scope of governing parameters.%Выполнено подробное численное исследование двумерного нестационарного конвективного теплообмена в дифференциально нагретом прямоугольном сосуде с синусоидальными гофрированными боковыми стенками, находящимися при постоянных температурах. Четырехсторонний объем заполнен степенной неньютоновской жидкостью, а его правая и левая стенки равномерно охлаждены и нагреты соответственно. Верхняя и нижняя стенки поддер-живаются адиабатическими, а боковым стенкам придана синусоидальная гофрированная форма. Уравнения, описывающие задачу, решаются методом конечных объемов. Течение жидкости и теплообмен рассчитаны в диапазонах изменения показателя в степенном законе п от 0.6 до 1.4, числа Рэлея Ra от 10~3 до 10~7, амплитуды волнистости СА от 0.1 до 0.5 и частоты волнистости CF синусоидальных боковых стенок от 1 до 5. Полученные результаты исследованы при различных значениях Ra, п, СА и CF и представлены в виде линий тока, изотерм и средних чисел Нуссельта Nu горячей боковой стенки. Представлены характеристики теплообмена и изучены эффекты мгновенного дифференциального нагрева с последующим нестационарным поведением жидкости в рассмотренном диапазоне определяющих параметров.