This paper describes a numerical study of natural convection heat transfer and fluid flow characteristics inside a cavity with wavy vertical walls. The bottom wall is heated by spatially varying temperature and other three walls are kept at cooled temperature. Governing equation was discretized using the finite volume-method with staggered variables arrangement in curvilinear coordinates. Two geometrical configurations were used in this study for symmetrical and unsymmetrical wavy vertical walls (total of 132 cases) for range of Ra=100 to 106 and fixed Prandtl number (0.71). The effects of the wave geometry, wave amplitude, number of undulation, and Rayliegh number on flow behavior, thermal field, local Nusselt number and Nusselt number ratio (NNR) factor have been studied. Streamline, velocity vector, and isothermal contour are used to present the corresponding flow and thermal field inside the cavity. The Results show that the enhanced of heat transfer rate seems to depend on geometrical configuration.

البحث الحالي يصف دراسة عددية لأنتقال الحرارة بالحمل الطبيعي وسمات جريان المائع داخل تجويف ذا جدران عمودية متموجة. الجدار السفلي مسخن بتغير حيزي لدرجة الحرارة ( T=F(x)) بينما بقية الجدران الثلاثة حفظت بدرجة حرارة ثابتة. المعادلات الحاكمة حٌلت بطريقة الحجوم الثابتة مع ترتيب متخالف للمتغيرات المدروسة بأحداثيات مطابقة الجسم. تم أخذ حالتان لتركيب الشكل الهندسي للتجويف, حالة التماثل, وحالة عدم التماثل للجدران العمودية المتموجة (كلياً 132 حالة) لمدى من Ra=100 الى 106 وثبوت Pr=0.71 , تم دراسة تأثير كل من الشكل الهندسي المتموج, مدى الموجة, عدد الموجات, Ra على تصرف الجريان والمجال الحراري داخل التجويف, Nu الموقعي, العامل NNR , تم الاعتماد على خطوط الانسياب, متجه السرع, خطوط ثبوت درجة الحرارة لأظهار الشكل المتكون للجريان والمجال الحراري داخل التجويف. النتائج أظهرت هناك تحسس لمعدل انتقال الحرارة يعتمد على تركيب الشكل الهندسي للتجويف.

Natural convection --- Numerical --- Curvilinear coordinate --- Wavy wall

Computational study of three-dimensional laminar and turbulent flows around electronic chip (heat source) located on a printed circuit board are presented. Computational field involves the solution of elliptic partial differential equations for conservation of mass, momentum, energy, turbulent energy, and its dissipation rate in finite volume form. The k-ε turbulent model was used with the wall function concept near the walls to treat of turbulence effects. The SIMPLE algorithm was selected in this work. The chip is cooled by an external flow of air. The goals of this investigation are to investigate the heat transfer phenomena of electronic chip located in enclosure and how we arrive to optimum level for cooling of this chip. These parameters, which will help enhance thermal performance of electronic chip and flow patterns, through the understanding of different factors on flow patterns. The results show the relation between the temperature rise, heat transfer parameters (Nu, Ra) with (Ar, Q) for two cases of laminar and turbulent flows.

تمّ عرض دراسة نظرية لجريانات طباقية واضطرابية ثلاثية الأبعاد حول مصدر تسخين (جزء إلكتروني) موضوع فوق صفيحة إلكترونية PCB ، تضمنت الدراسة حل المعادلات التفاضلية الجزئية الأهليليجية المتمثلة بحفظ الكتلة، الزخم، الطاقة ، الطاقة المضطربة ومعدل ضياعها باستخدام الحجوم المحددة ( Finite Volumes ). لقد حلت هذه المعادلات باستخدام نموذج k-ε بالإضافة إلى استخدام مفهوم دالة الجدار بالقرب من الجدران لمعالجة تأثيرات الاضطراب. كما تمّ الاعتماد على الخوارزمية (SIMPLE algorithm) في بناء هيكلية البرنامج . الجزء إلكتروني يبرد بواسطة هواء خارجي يمر خلال الحيز. أهداف البحث تتمثل في بحث ظاهرة انتقال الحرارة للجزء الإلكتروني الموضوع داخل الحيز وكيفية الوصول إلى افضل مستوى تبريد له, هذه المتغيرات سوف تساعدنا على تصور الأداء الحراري للجزء الإلكتروني وشكل تيارات الجريان المتكون من خلال فهم تأثير معاملات مختلفة على شكل الجريان. النتائج وضحت العلاقة بين معدل ارتفاع درجة الحرارة داخل الحيز ومعاملات انتقال الحرارة (Nu, Ra) مع (Ar, Q)لحالتين من الجريان الطباقي والاضطرابي.

Electronic equipment --- Fluid flow --- Convection heat transfer

A numerical study of mixed convection cooling of heat dissipating electronic component, located in a rectangular enclosure, and cooled by an external through flow of air is carried out. A conjugate problem is solved by primitive variables method, describing the flow and thermal fields in air. The interaction between the components is of interest here, depending on their relative placement in the enclosure, and different configuration are considered. For Re=100 laminar, steady flow is predicted for up to Gr/Re2 =25 according to head source location in the enclosure. The mixed convection regime, where the buoyancy effects are comparable to the forced flow, occurs at values of Gr/Re2 between 0.01 and 25 . the results are of values in search for suitable placement of electronic components in an enclosed region for an effective heat removal. In general, it appears that the location of the source on the left vertical wall is the most favorable in terms of cooling. Laminar results are predicted up for up to Gr= 2.5 *105 for all configurations studied.

تم دراسة تشتيت الحرارة الناتجة من أداء الأجهزة الإلكترونية الموضوعة داخل تجويف مستطيل الشكل ، من اجل تبريدها بواسطة هواء خارجي يسلط عليها، مما يؤدي الى الاستفادة من انتقال الحرارة بالحمل المختلط الناتج عن ذلك. حيث تمت الدراسة باستخدام الحل العددي التقريبي لمعادلات الكتلة والزخم والطاقة عن طريق وصف الحركة الديناميكية والحرارية للمائع. أن عملية التداخل الناتجة من وجود اكثر من مصدر حراري داخل الحيز المدروس هي المسألة المهمة هنا، اعتمادا على موقع المصادر الحرارية نسبتا بعضها إلى البعض الأخر داخل التجويف المستطيل الشكل. كما تم أخذ تغير موقع المصادر الحرارية داخل الحيز بنظر الاعتبار،بالنسبة Re=100 ، جريان طباقي، مستقر، إلى رقم ريشاردسون Gr/Re2 بحدود 25 طبقا إلى موقع المصدر الحراري داخل الحيز. في منطقة الحمل المخلط فأن تأثير قوى الطفو قورنت نسبة إلى حالة الحمل القسري والتي تتكون لرقم ريشاردسون بين 25-0.01 . النتائج كانت لقيم البحث عن افضل موقع للمصدر الحراري داخل الحيز عن طريق تأثير إزالة الحرارة. بصورة عامة أتضح أن وضع المصدر الحراري على الجدار العلوي الأيسر للحيز المدروس يعطي أفضل أداة لعملية التبريد وإزالة الحرارة. كما كانت قيم رقم كراشوف بحدود Gr=2.5*105 لكل الحالات المدروسة.

Cooling of electronic component --- mixed convection --- CFD --- simulation --- enclosure