Steady incompressible fluid flow over a bundle of cylinders at moderate reynolds numbers

The complete Navier‐Stokes equations describing the steady flow of incompressible Newtonian fluids normal to an array of long cylinders have been solved numerically using the finite difference method in terms of the stream function and vorticity variables. The inter‐cylinder interactions have been m...

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Published in:Canadian journal of chemical engineering 1999-10, Vol.77 (5), p.978-987
Main Authors: Satheesh, V. K., Chhabra, Raj P., Eswaran, V.
Format: Article
Language:English
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Description
Summary:The complete Navier‐Stokes equations describing the steady flow of incompressible Newtonian fluids normal to an array of long cylinders have been solved numerically using the finite difference method in terms of the stream function and vorticity variables. The inter‐cylinder interactions have been mimicked using the well known free surface cell model. Extensive information on the detailed structure of the flow field in terms of the surface vorticity distribution, stagnation pressure, stream line and iso‐vorticity line plots, as well as on the values of the integral quantities, such as pressure, friction and total drag coefficients, have been obtained under wide ranges of conditions as follows: 0.3 ≤ ϵ 0.99 and 0.01 ≤ Re ≤ 100. The numerical results presented herein have been validated using the appropriate theoretical and experimental results available in the literature; the match between the present predictions and the scant experimental results is good. Les èquations compleátes de Navier‐Stokes dècrivant l'ècoulement stationnaire de fluides newtoniens incompressibles perpendiculairement à une rangèe de longs cylindres, ont ètè rèsolues numèriquement à l'aide d'une mèthode de diffèrences finies en formulation fonction de courant‐vorticitè. Les interactions entre le cylindre ont ètè simulèes au moyen du modeále de celluiles de surface libres bien connu. De l'information dètaillèe sur la structure du champ d'ècoulement en termes de distribution de vorticitè de surface, de pression de stagnation, de lignes de courant et de profils d'isovor‐ticitè, ainsi que sur les valeurs des quantitès intègrales, tels les coefficients de pression, de friction et de traǐnèe totale, a ètè obtenue pour de larges gammes de conditions, à savoir: 0,3 ≤. e ≤. 0,99 et 0,01 ≤ Re ≤ 100. Les rèsultats numèriques prèsentès ici ont ètè validès en utilisant les rèsultats thèoriques et expèrimentaux appropriès disponibles dans la littèrature scientifique l'accord entre les prèsentes prèdictions et les quelques rèsultats expèrimentaux est bon.
ISSN:0008-4034
1939-019X
DOI:10.1002/cjce.5450770527