INTERACTION OF WALL CONDUCTION WITH NATURAL CONVECTION FROM HEATED CYLINDERS IN A RECTANGULAR ENCLOSURE

摘要

A numerical study has been conducted for natural convection heat transfer for air from two vertically separated horizontal heated cylinders confined to a rectangular enclosure having vertical walls of finite conductances and horizontal walls at the heat sink temperature. The interaction between convection in the fluid filled cavity and conduction in the vertical walls is investigated. Results have been obtained for Rayleigh numbers, Ra, between 10~3 and 10~6, dimensionless wall-fluid thermal conductivity ratio α between 0.2 and 1000.0 and dimensionless wall thickness W between 0.25 and 1.375. Results indicate that the Nusselt number along the vertical wall-fluid interface is a complex function of both Ra and α. In general, the relative heat removal contribution by conduction in the wall through the top horizontal surface η_N decreases with Ra while that for the bottom surface η_S increases. For 0.2 ≤ α ≤ 5.0, η_S is nearly independent of Ra. Moreover, for Ra ≥ 10~5, 0.2 ≤ α ≤ 5.0 and 0.25 ≤ W ≤ 1.375, η_S is independent of α while η_N tends to zero with increasing α.%On présente une étude numérique de la convection naturelle dans l'air autour de deux cylindres horizontaux chauffés placés à l'intérieur d'une enceinte rectangulaire dont les murs verticaux ont une épaisseur et une conductivité finies et dont les murs horizontaux sont maintenus à une température constante. L'étude s'attarde à l'interaction entre la convection dans l'air et la conduction dans les murs pour des nombres de Rayleigh, Ra, variant entre 10~3 et 10~6, pour des rapports de conductivités thermiques mur-fluide α variant entre 0.2 et 1000.0 et pour des épaisseurs adimensionnées des murs W variant entre 0.25 et 1.375. Les résultats montrent que le nombre de Nusselt local le long des murs verticaux est une fonction complexe de Ra et α. En général, la fraction de chaleur évacuée par conduction dans les murs à travers la surface Nord horizontale η_N décroît avec Ra alors que la fraction au Sud η_S croît. Pour 0.2 ≤ α ≤ 5.0, η_S est presqu'indépendant de Ra. De plus, pour Ra ≥ 10~5, 0.2 ≤ α ≤ 5.0 et 0.25 ≤ W ≤ 1.375, η_S ne dépend pas de α alors que η_N tend vers zéro au fur et à mesure que α augmente.