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Transient heat transfer for forced convection flow over a flat plate of appreciable thermal capacity and containing an exponential time-dependent heat source

1968; Elsevier BV; Volume: 11; Issue: 1 Linguagem: Francês

10.1016/0017-9310(68)90061-6

1879-2189

M. O. Soliman, Harold A. Johnson,

Fluid Dynamics and Turbulent Flows

Experimental data and theoretical predictions are presented for the transient mean wall temperature of a flat plate of appreciable thermal capacity, heated by an exponential heat source [qoexp (tto)] and cooled on both sides by a steady, incompressible, forced convection flow with a Prandtl number around unity. Within the range of these data, the parameter ZLto = Lu∞to is a sufficient criterion to conclude that: for 0·28 ⩽ ZLto ⩽ 2 a turbulent flow solution is in agreement with the data; for 5 ⩽ ZLto < ∞ the Chambré solution (slug flow) agrees well with the data; and for 2 < ZLto < 5 a semiempirical correlation is developed which satisfactorily predicts the wall temperature. On présente les résultats expérimentaux et les prévisions théoriques pour la température moyenne en régime transitoire de la paroi d'une plaque plane dont la capacité thermique est appréciable. Cette plaque est chauffée par une source de chaleur variant exponentiellement avec le temps [qoexp (tto)] et refroidie des deux côtés par un écoulement de convection forcée, permanent et incompressible avec un nombre de Prandtl voisin de l'unité. Dans la gamme de ces résultats, le paramètre ZLto = Luto est un critère suffisant pour conclure que: lorsque 0,28 ⩽ ZLto ⩽ 2, une solution avec écoulement turbulent est en accord avec les resultats; est en bon accord avec les résultats; et lorsque 2 < ZLto < 5, on montre qu'une relation semi-empirique prédit la température pariétale d'une façon satisfaisante. Versuchsdaten und theoretische Berechnungen sind angegeben für die instationäre mittlere Wandtemperatur einer ebenen Platte grösserer Wärmekapazität, die von einer exponentiell wirkenden Wärmequelle [qoexp (tto)] beheizt und auf beiden Seiten von einer steten, inkompressiblen Zwangsströmung mit einer Prandtlzahl um l gekühlt wird. Im untersuchten Bereich stellt der Parameter Zlto = Luto ein austeichendes Kriterium dar für folgende Schlussfolgerungen: für 0.28 ⩽ ZLto ⩽ 2 weist eine Lösung für turbulente Strömung gute Übereinstimmung mit den Werten auf: für 2 ⩽ ZLto < ∞ stimmt die Chambré-Lösung (slug Strömung) gut mit den Werten überein und für 2 < ZLto < 5 wurde eine halbempirische Korrelation entwickelt, die zufriedenstellend die Wandtemperatur wiedergibt.