Numerical hydrodynamic and thermal analysis of laminar flow in curved elliptic and rectangular ducts

✍ Scribed by Ricardo Junqueira Silva; Ramón Molina Valle; Márcio Ziviani

• Publisher: Elsevier Science
• Year: 1999
• Tongue: French
• Weight: 991 KB
• Volume: 38
• Category: Article
• ISSN: 1290-0729
• DOI: 10.1016/s0035-3159(99)80038-5

✦ Synopsis

The complete forms of the Navier-Stokes and energy conservation equations are solved for a steady, fully developed, incompressible laminar flow with constant physical properties in ducts with elliptic or rectangular cross section. The equations are solved using the finite volume method with a boundary fitted coordinate system. The curvature ratio, which is included in the conservation equations, is kept constant. Solutions are obtained for several flow rates (Dean number between 30 and 400) and cross sections (ellipses and rectangles with aspect ratio between 0.7 and 1.4). The axial and secondary velocities and temperature profiles, the heat transfer and pressure drop are analysed. Results are compared with the literature for validation of the numerical approach. ~) Elsevier, Paris. curved ducts / elliptical and rectangular ducts / forced convection / laminar flow / numerical analysis R~sume --Analyse hydrodynamique et thermique par m~thode num~rique d'un ~coulement laminaire dans des canalisations courbes ~ section rectangulaire ou elliptique. Les formes completes des ~quations de Navier-Stokes et de la conservation de I'~nergie sont r~solues pour I'~coulement r~gulier, d~velopp~ et laminaire d'un fluide incompressible, ~.

propri~t~s physiques constantes, dans des canalisations a sections elliptiques ou rectangulaires. Les ~quations sont r~solues en utilisant la m~thode des volumes finis, avec un syst~me de coordonn~es g~n~ralis~es, adapt~es aux conditions aux limites g~om~triques. Le taux de courbure, qui est inclus dans les ~quations de bilan, est maintenu constant. Les r~sultats sont obtenus pour plusieurs d~bits (nombre de Dean compris entre 30 et 400) et plusieurs type de sections (elliptique et rectangulaire, ayant un rapport hauteur/largeur compris entre 0,7 et 1,4). Les profils de temperature et de vitesses axiale et normales sont analys~s, ainsi que les transferts thermiques et les pertes de pression. Les r~sultats du module sont validfis par comparaison avec des donn~es issues de la litt~rature. (~ Elsevier, Paris.