Flow and Heat Transfer Characteristics during the Flow around Tandem of Circular Cylinders

Abstract

The forced convection into the tandem circular cylinders is investigated using gradient heatmetry and particle image velocimetry-based experiments. The study’s objective is to understand the effect of geometry on the flow characteristics and heat transfer coefficient distribution over the heat transfer surface. The experiments are conducted over Reynolds numbers Re = 9600 and Re = 20200, thereby uncovering there is highly complicated flow structure, depending on centre-to-center spacing and orientation of the two cylinders with respect to free-stream flow. Different transversal and longitudinal pitch (S1 and S2, respectively) between the cylinders are considered, and its effect on the flow and thermal characteristics are studied. Velocity fields and longitudinal and transversal velocity components obtained using Particle Image Velocimetry (PIV), and heat transfer parameters obtained using gradient heatmetry and temperature measurement. The distributions of the local heat transfer coefficient on the heat transfer surface are obtained. Based on these distributions, the surface-averaged Nusselt number for the studied Reynolds number is determined

Представлено экспериментальное исследование вынужденной конвекции в тандеме круговых цилиндров, выполненное с помощью градиентной теплометрии и цифровой трассерной визуализации. Цель исследования — определить влияние геометрии на характеристики потока и распределение коэффициента теплопередачи по поверхности теплообмена. Эксперименты проводились при числах Рейнольдса Re = 9600 и Re = 20200 для определения сложной структуры потока, зависящей от межцентрового расстояния и ориентации обоих цилиндров по отношению к набегающему потоку. Рассмотрены различные поперечный и продольный шаги (S1 и S2, соответственно) между цилиндрами, показано их влияние на параметры течения и теплообмена. С помощью Particle Image Velocimetry (PIV) измерены поле скорости, а также продольные и поперечные компоненты скорости, а с помощью градиентной теплометрии и термометрии – параметры теплообмена. Получены распределения местного коэффициента теплоотдачи по поверхности теплообмена. На их основе рассчитано усредненное по поверхности число Нуссельта для исследуемых чисел Рейнольдса.