An analysis on fully developed laminar fluid flow and heat transfer in concentric annuli with moving cores

• Published in: International journal of heat and mass transfer 1991-10, Vol.34 (10), p.2593-2601
• Main Authors: Shigechi, T., Lee, Y.
• Format: Article
• Language: English
• Subjects: Exact sciences and technology; Fluid dynamics; Fundamental areas of phenomenology (including applications); Laminar flows; Physics
• ISSN: 0017-9310; 1879-2189
• DOI: 10.1016/0017-9310(91)90099-Z

An analysis is made on the momentum and heat transfer between a fully developed laminar fluid flow and a moving core of fluid or solid body in an annular geometry. The annulus is concentric and both the wall surfaces are smooth. The heating condition is a uniform heat flux at either or both of the surfaces. The two fundamental solutions are obtained and the solutions for the inner and outer tubes for any heat flux ratio are then obtained through influence coefficients, which are evaluated from the fundamental solution from the definition. The effects of various parameters such as the relative velocity, the ratio, etc. on friction factor and Nusselt number are investigated. On fait l'analyse du transfert de quantité de mouvement et de chaleur entre un écoulement laminaire établi et un coeur mobile de fluide ou de solide dans une géométrie annulaire. L'espace annulaire est concentrique et les deux parois sont lisses. Le chauffage est à flux uniforme sur une ou les deux surfaces. Les deux solutions fondamentales sont obtenues pour un rapport de flux quelconque, à l'aide de coefficients d'influence. Les effets des différents paramètres tels que la vitesse relative, le rapport des rayons, etc. … sur le coefficient de frottement et le nombre de Nusseit sont étudiés. Der Impuls- und Wärmeaustausch zwischen einer voll ausgebildeten laminaren Strö-mung in einem Ringspalt und dem bewegten Flüssigkeits- oder Festkörperkern wird betrachtet. Der Ringraum ist konzentrisch, und beide Wandoberflächen sind glatt. An einer oder beiden Oberflächen wird konstante Wärmestromdichte aufgeprägt. Die beiden fundamentalen Lösungen werden berechnet und daraus, mit Hilfe von Einfluβkoeffizienten, die Lösung für das innere und äuβere Rohr für jedes Verhältnis der Wärmestromdichten. Auβerdem wird der Einfluβ verschiedener Parameter (Relativgeschwindigkeit, Radienverhältnis usw.) auf den Reibungsbeiwert und die Nusselt-Zahl untersucht. Aнaлиэиpyeтcя пepeнoc кoличecтвa движeния и тeплa мeжкдy пoлнocтью paэвитым лaминapным тeчeниeм жидкocти и движкyщимcя ядpoм жидкocти или твepдoгo тeлa в кoльцeвoй гeoмeтpии. Кoльцeвoй кaнaл являeтcя кoнцeнтpичecким и имeeт глaдкиe пoвepxнocти oбeиx cтeнoк. Haгpeв ocyшecтвляeтcя пpи oднopoднoм тeплoвoм пoтoкe нa oднoй или oбeиx пoвepx-нocтяx. Пoлyчeнo двa фyндaмeнтaльныx peщeния, пoэвoляюшиx oпpeдeлить пapaмeтpы эaдaчи для внyтpeннeй и нapyжнoй тpyб пpи любыx oтнoщeнияx тeплoвыx пoтoкoв. Иccлeдyeтcя влияниe нa кoэффициeнт тpeния и чиcлo Hycceльтa тaкиx пa