Lumped-parameter modeling of heat transfer enhanced by sinusoidal motion of fluid

By imposing a sinusoidal motion on the fluid in a pipe, axial heat transfer was highly enhanced. This was mainly owing to lateral diffusion of heat, accumulation capacity of heat in a region of depth of penetration formed near the wall and convective motion forced by the oscillation. Numerical simulation and thermal-flow visualization gave a phenomenological explanation of the fundamental heat transfer mechanism. The effective thermal diffusivity in the axial direction was formulated based on the lumped-parameter heat transfer model, and the constitutive relationship of the lateral heat transfer was derived from the simulation and experiments. On augmente fortement le transfert thermique axial en imposant un mouvement sinusoïdal à un fluide dans un tube. Ceci provient de la diffusion latérale de la chaleur de la capacité d'accumulation de la chaleur dans un région de profondeur de pénétration formée près de la paroi et du mouvement de convection forcée par les oscillations. La simulation numérique et la visualisation du champ thermique donne une explication phénoménologique du mécanisme fondamental du transfert de chaleur. La diffusivité thermique effective dans la direction axial est formulée, basée sur le modèle de paramètre localisé et la relation constitutive du transfert thermique latéral est dérivée de la simulation et de l'expérience. Der axiale Wärmetransport in einem Rohr wird durch Überlagerung einer sinus-förmigen Fluidbewegung stark verbessert. Dies ist hauptsächlich auf seitliche Wärmeleitung, die Wärmespeicherung in einem wandnahen Gebiet und konvektive Fluidbewegung infolge der Oszillation zurückzuführen. Numerische Berechnungen und die Sichtbarmachung des Wärmestroms ermöglichen eine phänomenologische Erklärung der grundlegenden Wärmetransportmechanismen. Die effektive Temperaturleitfähigkeit in axialer Richtung wird auf der Grundlage eines Wärmetransportmodells mit konzentrierten Parametern beschrieben. Die Beziehung für den seitlichen Wärmetransport wird aus Simulation und Experiment ermittelt. ПpeдлoжeN cпocoб зNaчитeльNoй иNтeNcификaции aкcиaльNoгo тeплoпepeNoca пocp eдcтвoM NaлoжeNия cиNycoидaльNoгo движeNия Na жидкocть в тpyбe. ИNтeNcификaция пpoиcчo-дилa пpeиMyщecтвeNNo зa cчeт пoпepeчNoй диффyзии тeплa, eгo cпocoбNocти aккyMyлиpoвaтьcя вблизи cтeNки, a тaкжe зa cчeт кoNвeктивNoгo тeчeNия, вызвaNNoгo ocцилляциeй. чиcлeNNoe Moдe-лиpoвaNиe и визyaлизaция тeплoвoгo пoтoкa дaют фeNoMeNoлoгичecкoe oбъяcNeNиe ocNoвNoгo MeчaNизMa тeпл oпepeNoca. Na ocиoвe Moдeли тeплoпepeNoca c иcпoльзoвaNиeM cocpeдoтoчeNNыч пapaMeтpoв фopMyлиpyeтcя эффeктивиaя тeMпepaтypoпpoвoдNocть в oceвoM иaпpaвлeNии и вывoдятcя cooтиoщeNия для пoпepeчNoгo тeплoпepeNoca.