Natural convection of non-newtonian fluids in a square cavity with a localized heat source - Raisi, Afrasiab (Strojniški vestnik, 2016)
Naravna konvekcija pogosto šteje za glavni mehanizem prenosa toplote v votlinah in ima množico aplikacij v različnih tehničnih sistemih. Fluidi v votlinah so lahko newtonski, pri mnogih naravnih in umetnih sistemih pa izkazujejo nenewtonsko vedenje. Tehnično pomembni fluidi, kot so nanofluidi, raztaljeni polimeri, barve, prehranski izdelki, barvila, organske snovi in lepila, imajo lahko močne nenewtonske lastnosti. Cilj predstavljene študije je preučitev vpliva parametrov, kot so Rayleighovo število, eksponent potenčnega zakona ter položaj in dolžina vira toplote, na stopnjo prenosa toplote ter na temperaturna in tokovna polja. Podan je shematski diagram problema dvodimenzijske votline, napolnjene z nenewtonsko potenčno tekočino, kakor tudi robni pogoji. Privzeto je konstantno Prandtlovo število 100. Tok skozi votlino je stacionaren, dvodimenzionalen in laminaren, učinki sevanja pa so zanemarljivi. Zato so uvedene brezdimenzijske vodilne enačbe. Na podlagi vodilnih enačb je izračunano lokalno in povprečno Nusseltovo število na površini toplotnega vira. Vodilne enačbe z ustreznimi robnimi pogoji so razrešene v formulaciji kontrolnih volumnov s Patankarjevim algoritmom SIMPLE. Konvekcijsko-difuzijski členi so diskretizirani po potenčnem zakonu in sistem je numerično modeliran v FORTRAN-u. Domena za reševanje je dvodimenzijska enakomerna zamaknjena mreža.
Keywords: naravna konvekcija; potenčni zakon; vir toplote; votline