Jet impingement cooling is critical in many industrial applications (such as manufacturing process, gas turbine blades, etc), since it yields high local or averaged heat transfer coefficient, so a large amount of heat is extracted from hot surface. In this work the thermal characteristic of confined impinging air jet on a hot plate is evaluated experimentally and computationally. The parameters studied were , jet Reynolds number (ranged from 14000 to 70000), angle of impingement jet (0o to 50o measured from vertical axis on the hot plate), and the heat flux subjected on the hot plate (ranged from 1500 to 6000 W/m2). The two – dimensional continuity, Navier-Stockes, energy equations with (k-ε) turbulence model have been solved using finite volume method. The effect of covering the hot plate by a layer of Aluminum metal foam have on the impinging jet cooling of this plate is investigated experimentally for the same studied parameters. The experimental and computational results show that increasing the jet angle decreases the Nussetl no. , while increasing Re no. increases Nusselt no. Utilizing a layer of metal foam on the hot plate enhances the heat transfer by jet cooling by 33 % compared with jet cooling of bare hot plate under the same conditions. A comparison of the present results with the available reported data shows good agreement.

يعتبر التبريد بالنفث التصادمي مهما في التطبيقات الصناعية (كعمليات التصنيع، تبريد ريش التوربين وغيرها) لما يمتلكه من معامل انتقال حرارة عالي لذا يمكن سحب كمية كبيرة من الفيض الحراري من السطوح الساخنة. الهدف من هذا العمل هو تقييم عملي وعددي للمواصفات الحرارية لنفث تصادمي محجوز يضرب صفيحة معدنية ساخنة. المنغيرات التي تم دراستها هي عدد رينولدز بمدى (من14000 الى 70000)، زاوية النفث الصادم(0 الى 50ْ مقاسة من المحور العمودي على الصفيحة الساخنة)، وكذلك الفيض الحراري المسلط على الصفيحة الساخنة ( امتد من 1500 ال 6000 واط/م2). حلت معادلة الاستمرارية ، نافير ستوكس ومعادلة الطاقة مع نموذج الاضطراب (k-ε) لحالة ثنائية البعد عدديا باسنخدام طريقة الحجوم المحددة. تم دراسة تأثير تغطية الصفيحة بطبقة من الرغوة المعدنية من مادة الألمنيوم عمليا على التبريد بالتفث التصادمي ولنفس المتغيرات اعلاه. بينت النتائج العملية والنظرية ان زيادة زاوية النفث قللت قيمة (h)، بينما زيادة عدد رينولدز ادى الى زيادة معامل انتقال الحرارة (h). بينت النتائج العملية تحسن واضح ( بمقدار 33%) لعدد نسلت عند استخدام طبقة من الرغوة المعدنية على الصفيحة الساخنة عن الحالة بدون استخدام لهذه الطبقة. تم مقارنة النتائج العملية الحالية مع نتائج سابقة واظهرت توافقا جيدا.

jet impingement --- metal foam --- porous heat sink

The current experimental study focuses on the heat transfer characteristics and pressure losses for impingement systemwhich is used in cooling the liner of gas turbine combustor. Recent experiment method of conductive heat transfer technique with resistive film in the back side target plate is introduced. The present experimental model measured both the heat transfer coefficient for inner target surface and the wall cooling effectiveness for outer target surface. To physically explain the phenomena associated with interaction flow area, a computational fluid dynamic code (Fluent 14) is employed. The continuity, momentum and energy equations arecomputationally solved to analyze the flow field in the jet impingement area. The tests models of the impingement plate are made from round jet holes of inline and staggered arrays arrangement with jet to jet spacing of four-hole diameter. Jet Reynolds numbers of 4200 to 15000 and jet height to diameter ratio of 1.5, 2.0, and 3.0 are maintained. The inline array, as expected enhanced the wall cooling effectiveness over that of the staggered array by10.3%andboth jet spacing and Reynolds number have an evident effect on the discharge coefficient. Empirical correlations are obtained for both arrays arrangement to predict the area-averaged Nusselt number as a function of jet governing parameters.

Jet impingement --- Cooling effectiveness --- Discharge coefficient --- Nusselt number.