Numerische Analyse des Marangoni-Effekts bei natürlicher Konvektion

Die stetige Wärmeübertragung durch natürliche Konvektion in einem rechteckigen Hohlraum wurde numerisch untersucht. Der Hohlraum ist mit zwei verschiedenen Fluiden gefüllt; der untere Teil des Hohlraums ist mit Wasser gefüllt, während der obere Teil des Hohlraums mit Luft gefüllt ist und eine Grenzfläche zwischen den beiden Fluiden (Luft und Wasser) bildet, an der die Marangonikonvektion auftritt. Die zweidimensionalen Navier-Stokes- und Energiegleichungen werden verwendet, um die Flüssigkeitsströmung und den Wärmeübergang innerhalb des Hohlraums zu steuern, und das Galerkin-Finite-Elemente-Schema wird zur Lösung dieser partiellen Differentialgleichungen eingesetzt. Numerische Simulationen werden für einen festen Bereich der Rayleigh-Zahl (104 Ra 106) und verschiedene Seitenverhältnisse (AR = 0,375, 0,5, 0,625) durchgeführt. Die Auswirkungen der Rayleigh-Zahl und des Seitenverhältnisses auf den Wärmeübergang durch natürliche Konvektion wurden untersucht. Das Wärme- und Strömungsfeld im Inneren des Hohlraums wird durch Isothermenplots bzw. Stromlinienmuster visualisiert.

Autorentext

FAHIM MAHTAB ABIR ist derzeit Dozent im Fachbereich Maschinenbau am Military Institute of Science and Technology (MIST). Abir ist Absolvent des Fachbereichs Maschinenbau der Bangladesh University of Science and Technology (BUET).