Natural convection in honeycomb wall spaces

• Published in: International journal of heat and mass transfer Vol. 35; no. 1; pp. 155 - 164
• Main Authors: Lock, G.S.H., Zhao, Litong
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Oxford Elsevier Ltd 1992; Elsevier
• Subjects: Applied sciences; Building insulation; Buildings; Buildings. Public works; Exact sciences and technology; External envelopes; Thermal insulation; External envelope; Honeycomb structure; Building wall; Thermal insulation; Square shape; Triangular shape; Numerical simulation; Natural convection; Heat transfer
• ISSN: 0017-9310; 1879-2189
• DOI: 10.1016/0017-9310(92)90016-L

The results of a numerical study of laminar, natural convection in a honeycomb wall filled with air spaces are presented. The study attempts to compare the honeycomb wall with the conventional wall cavity filled with common porous materials. Using discretized forms of the governing differential equations, heat transfer data are obtained for two different cavities: square and triangular cross sections, both having an aspect ratio of 5:1. The data are plotted in the form of Nusselt number vs Rayleigh number. Three flow regimes are evident. The effect of rotation of the cavity about its longitudinal axis is examined along with the effect of tilting the longitudinal axis above and below the horizontal. The triangular cavity tilted with the higher temperature at the upper end is found to have insulation properties comparable with conventional wall fillings. On présente les résultats d'une étude numérique de convection naturelle laminaire dans une paroi à nids d'abeille remplie d'air. On veut comparer cette paroi avec la paroi conventionnelle à cavité remplie de matériau poreux. En utilisant les formes discrétisées des équations aux dérivées partielles, on obtient des résultats sur le transfert de chaleur pour deux cavités différentes: sections droites carrée et triangulaire, ayant toutes deux un rapport de forme de 5: 1. On présente le nombre de NUSSELT en fonction du nombre de REYNOLDS. Trois régimes d'écoulement sont évidents. L'effet de rotation de la cavité autour de son axe longitudinal est examiné, avec l'effet d'inclinaison de cet axe au dessus ou au dessous de l'horizontale. La cavité triangulaire inclinée, avec la température la plus élevée à l'extrémité supérieure présente des propriétés d'isolation comparable aux remplissages des parois conventionnelles. Es werden die Ergebnisse einer numerischen Untersuchung der laminaren natürlichen Konvektion in einer Wand mit Wabenstruktur vorgestellt. Dabei wird versucht, eine herkömmliche Wand, bei der Hohlräume mit porösem Material aufgefüllt sind, mit einer Wand ohne Hohlraumfüllung zu vergleichen. Durch numerische Lösung der diskretisierten Differentialgleichungen wird der Wärmetransport für quadratische und dreieckige Wabenquerschnitte bestimmt. In beiden Fällen wird ein Seitenverhältnis von 5: l angenommen. Die Ergebnisse werden als Nusselt-Zahl über der Rayleigh-Zahl dargestellt. Dabei werden drei Strömungsformen erkennbar. Es werden die Einflüsse der Drehung der Hohlräume um die Längsachse sowie der Neigung der Längsachse untersucht. Im Falle eines dreieckigen Hohlraums, bei dem sich die warme Seite oben befindet, ergeben sich vergleichbare Wärmedämmeigenschaften wie bei einer herkömmlich gefüllten Wand. ПpEдcтaвлENы pEзuльтaты чиcлENNoгo иccлEдoвaNия лaмиNapNoй EcтEcтвENNoй кoNвEкции в чoNEйкoмбoвoй cтENкE c зaпoлNENNNыми вoздuчoм coтaми. ПpEдпpиNятa пoпыткa cpaвNENия чoNEикoмбoвoN cтENки c oбычNoй пoлocтью, зaпoлNENNoй пopиcтым вEЩEcтвoм. c иcпoльзoвaNиEм диcкpEтNыч фopм oпpEдEляюЩич диффEpENциaльNыч upaвNENий пoлuчENы дaNNыE пo тEплoпEpENocu для двuч paзличNыч пoллocтEй, a имENNo, c квaдpaтNым N тpEuгoльNым пoпEpEчNымN cEчENиями, oтNoЩENия cтopoN кoтopыч paвNы 5:1. ДaNNыIE пpEдcтaвлENы в вNдE гpaфикoв зaвNcNмocти чиcлa NuccEльтa oт чиcлa pэлEя. oтмEчENы тpи pEзимa тEчENия. ИccлEдoвaNы эффEкты вpaЩENия пoлocти oтNocитEльNo EE пpoдoльNoй ocN, a тaкзE NaклoNa uкaзaNNoй ocN ввEpч и вNиз oт гopизoNтaлN. NaйдENo, чтo изoляциoNNыE cвoйcтвa NaклoNNoй тpEuгoльNoй пoлocти c бoлEE выcoкoй тEмпEpaтupoй u вEpчNEгo кoNцa coпocтaвимы co cлuчaEм cтENoк c oβычNыми NaпoлNитEлями.