Numerical study of heat and momentum transfer

in a turbulent wall jet

Etude numérique du transfert de chaleur et de quantité

de mouvement dans un jet pariétal turbulent

J. Kechiche1, H. Mhiri1, G. Le Palec2*, P. Bournot2

1Laboratoire de Mécanique des fluides et thermique,

Ecole Nationale d’Ingénieurs de Monastir, route de Ouardanine 5020 Monastir, Tunisie,

2Equipe IMFT, Institut de Mécanique de Marseille,

UNIMECA, 60 rue Joliot - Curie, Technopôle de Château - Gombert,

13453 Marseille Cedex 13, France

* Corresponding author. E-mail: Lepalec@unimeca.univ-mrs.fr

Received : 03 February 2004; revised version accepted : 07 September 2004

Abstract

Momentum and heat transfer in a two dimensional turbulent plane wall jet are examined numerically for various exit Reynolds and Prandtl numbers. The wall jet is produced by injection of a high velocity fluid from a nozzle in a forced convection regime tangentially to a plane plate subjected to uniforme heat flux. The low Reynolds numbers turbulence model of J. Herrero et al. [7] is adopted in this study. The system of equations governing this type of flow is solved numerically by a finite difference sheme using a staggered grid not uniform in the two directions of the flow. The effect of the important governing parameters, such as the Reynolds and Prandtl numbers on the flow befavior are analyzed. The obtained results are compared with those available in the literature.

Keywords : Wall jet; Turbulent; Low Reynolds number; Prandtl number; Stanton; Nusselt.

Résumé

Une étude numérique du transfert de chaleur et de quantité de mouvement est effectuée pour différents nombres de Reynolds et de Prandtl dans le cas d’un écoulement de type jet évoluant en régime de convection forcée tangentiellement à une plaque plane soumise à un flux de chaleur uniforme de densité constante. Le modèle de turbulence adopté dans cette étude est celui à bas nombres de Reynolds proposé par J. Herrero et al. [7]. Les équations gouvernant le problème sont résolues numériquement par une méthode aux différences finies utilisant un maillage décalé non uniforme dans les deux directions de l’écoulement. L’influence des nombres de Reynolds et de Prandtl sur les grandeurs thermiques et dynamiques de l'écoulement sont analysées. Les résultats obtenus sont comparés à ceux disponibles dans la littérature.

Mots clés: Jet pariétal ; Turbulent ; Bas nombres de Reynolds ; Stanton ; Nusselt.

 

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