Project
Modellering op Macroschaal van Compacte Warmteoverdrachtssystemen met Offset Stripvinnen
In zeer compacte warmteoverdrachtssystemen worden gewoonlijk micro- en minikanalen met een reeks periodieke vinnen gebruikt om de warmteoverdracht te verbeteren of de compactheid te vergroten. Vanwege hun kleine afmetingen blijft de stroming door deze kanalen meestal in het laminaire regime. Bovendien worden na een bepaalde ontwikkelingslengte de stroming en warmteoverdracht in deze systemen periodiek ontwikkeld zodat hun patronen rond elke vin identiek worden. Daarom worden de stroming en warmteoverdracht vaak beschreven door een analyse van een enkele vineenheid of een zogenaamde eenheidscel. Als alternatief worden macroschaalmodellen van de stroming en warmteoverdracht gebruikt om de gemiddelde snelheid, druk en temperatuurvelden in het kanaal te karakteriseren. Onlangs is door Buckinx en Baelmans een exacte macroschaalbeschrijving gegeven van de periodiek ontwikkelde stroming en warmteoverdracht, die beide benaderingen verenigt. Deze macroschaalbeschrijving is echter nog niet toegepast op micro- en minikanalen met een periodieke vinnenreeks.
In dit werk zal de exacte macroschaalbeschrijving van de periodiek ontwikkelde stroming en warmteoverdracht worden gepresenteerd voor micro- en minikanalen met een reeks van een van de meest voorkomende vingeometrie: de offset stripvingeometrie. In het bijzonder zullen de drukval en warmteoverdrachtscoëfficiënt op macroschaal worden bepaald voor periodiek ontwikkelde stroming en warmteoverdracht in reeksen van offset stripvinnen die onderhevig zijn aan een opgelegde warmteflux. Deze zullen worden gemodelleerd door middel van een wrijvingsfactor en een Nusselt-getalcorrelatie met behulp van een simulatie van een enkele eenheidscel. Bovendien zal worden bestudeerd of de ontwikkelde correlaties geldig zijn in aanwezigheid van kanaalingang en zijwandeffecten, waarmee tot op heden geen rekening is gehouden. Ten slotte wordt een experimenteel onderzoek uitgevoerd om de numerieke bevindingen verder te ondersteunen.