Transient conjugated heat transfer analysis from a sphere

The phenomena of conjugate unsteady heat transfer from a solid spherical particle in a convective environment is numerically investigated for Reynolds numbers in the range from 0.1 to 100. The flow and energy equations for both dispersed and continuous phases are solved using a Chebyshev-Legendre spectral method. This work is an extension of the previous effort of simulating flow around a sphere using spectral method [2] to include heat transfer. General findings indicate that quasi-steady analysis underestimates the overall heat transfer rate significantly at very early time stages, however the extent of underprediction becomes less as time progresses. The underprediction of the quasi-steady assumption becomes larger as Reynolds number increases for a fixed Prandtl number.Der Modellfall des gekoppelten, nichtstationären Wärmeübergangs von einem festen, kugelförmigen Partikel an ein Konvektionsfeld wird numerisch für Reynoldszahlen von 0,1 bis 100 untersucht. Die Lösung der Impuls- und Energiegleichungen für den dispersen wie den kontinuierlichen Bereich erfolgt unter Verwendung einer Chebyshev-Legendre Spektralmethode. Diese Arbeit setzt frühere Untersuchungen fort, wobei jetzt unter Verwendung derselben Methode auch der Wärmeübergang Berücksichtigung findet. Es zeigte sich, daß die quasistationäre Behandlung den Gesamtwärmeübergang im frühen Anlaufstadium erheblich unterbewertet. Dieser Effekt verringert sich im weiteren Verlauf des Austauschvorganges; er wächst (bei festgehaltener Prandtlzahl) mit der Reynoldszahl.The authors would like to thank Dr. R. W. Douglass for his valuable comments and Dr. M. J. Oliver and Mr. V. A. Mousseau for their assistance in running the computer program. This work is performed under the auspices of the U.S. Department of Energy, contract number DE-AC07-765-ID01570, and was supported in part by the INEL Long-Term Research Inditiatives Program.