Abstract The present work addresses the numerical and experimental study of natural convection inside an asymmetrically heated open double vertical facade. Two heating cases were considered independently, the constant heat flux (Neumann condition) and the constant temperature (Dirichlet condition). The double facade has been modeled using a vertical two-dimensional channel with one wall being maintained at the heating condition and the other one insulated. The boundary conditions at the inlet and outlet were controlled through the addition of adiabatic walls upstream and downstream of the studied area. The airflow is assumed to be laminar and permanent. This study is conducted for several modified Rayleigh numbers ranging from 102 ≤ Ram ≤107 and different aspect ratios (A = 25, 12.5, 8.34, 6.25, and 5). Various parameters have been evaluated and highlighted, namely velocity and temperature profiles. In the first part of this study, the radiative heat transfer is not considered, comparison results give excellent agreement with the experimental work of Webb and Hill [18]. Similarly, the streamline results show a return flow through the outlet of the channel starting from a modified Raleigh value of Ram = 104. In the second case of this study and for isothermal conditions, the radiative transfer is taken into account with mutual radiative heat exchanges between the surfaces and for a transparent not participating medium. The comparison results between the experimental and numerical heat fluxes along the heated plate gives a very good agreement, as well as for the mean Nusselt values for 2.28 × 102≤Ram≤8.22 × 105.

中文翻译：

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非对称加热双垂直立面中的实验和数值自然对流

摘要 目前的工作涉及非对称加热开放式双垂直立面内自然对流的数值和实验研究。独立考虑两种加热情况，恒定热通量（Neumann 条件）和恒定温度（Dirichlet 条件）。双层立面采用垂直二维通道建模，一堵墙保持加热条件，另一堵墙隔热。通过在研究区域的上游和下游添加绝热壁来控制入口和出口的边界条件。假定气流是层流的和永久的。本研究针对几个修正的瑞利数进行，范围从 102 ≤ Ram ≤ 107 和不同的纵横比（A = 25、12.5、8.34、6.25 和 5）。已经评估并强调了各种参数，即速度和温度曲线。在本研究的第一部分，没有考虑辐射传热，比较结果与 Webb 和 Hill [18] 的实验工作非常吻合。类似地，流线结果显示从 Ram = 104 的修正 Raleigh 值开始，通过通道出口的回流。在本研究的第二种情况和等温条件下，辐射传递被考虑到相互辐射热交换表面之间和透明的不参与介质。沿着加热板的实验和数值热通量之间的比较结果给出了非常好的一致性，以及 2.28 × 102≤Ram≤8.22 × 105 的平均 Nusselt 值。即速度和温度曲线。在本研究的第一部分，没有考虑辐射传热，比较结果与 Webb 和 Hill [18] 的实验工作非常吻合。类似地，流线结果显示从 Ram = 104 的修正 Raleigh 值开始，通过通道出口的回流。在本研究的第二种情况和等温条件下，辐射传递被考虑到相互辐射热交换表面之间和透明的不参与介质。沿着加热板的实验和数值热通量之间的比较结果给出了非常好的一致性，以及 2.28 × 102≤Ram≤8.22 × 105 的平均 Nusselt 值。即速度和温度曲线。在本研究的第一部分，没有考虑辐射传热，比较结果与 Webb 和 Hill [18] 的实验工作非常吻合。类似地，流线结果显示从 Ram = 104 的修正 Raleigh 值开始，通过通道出口的回流。在本研究的第二种情况和等温条件下，辐射传递被考虑到相互辐射热交换表面之间和透明的不参与介质。沿着加热板的实验和数值热通量之间的比较结果给出了非常好的一致性，以及 2.28 × 102≤Ram≤8.22 × 105 的平均 Nusselt 值。不考虑辐射传热，比较结果与 Webb 和 Hill [18] 的实验工作非常吻合。类似地，流线结果显示从 Ram = 104 的修正 Raleigh 值开始，通过通道出口的回流。在本研究的第二种情况和等温条件下，辐射传递被考虑到相互辐射热交换表面之间和透明的不参与介质。沿着加热板的实验和数值热通量之间的比较结果给出了非常好的一致性，以及 2.28 × 102≤Ram≤8.22 × 105 的平均 Nusselt 值。不考虑辐射传热，比较结果与 Webb 和 Hill [18] 的实验工作非常吻合。类似地，流线结果显示从 Ram = 104 的修正 Raleigh 值开始，通过通道出口的回流。在本研究的第二种情况和等温条件下，辐射传递被考虑到相互辐射热交换表面之间和透明的不参与介质。沿着加热板的实验和数值热通量之间的比较结果给出了非常好的一致性，以及 2.28 × 102≤Ram≤8.22 × 105 的平均 Nusselt 值。流线结果显示从修改后的 Raleigh 值 Ram = 104 开始，通过通道出口的回流。在本研究的第二种情况和等温条件下，辐射传递被考虑在内表面和透明的不参与介质。沿着加热板的实验和数值热通量之间的比较结果给出了非常好的一致性，以及 2.28 × 102≤Ram≤8.22 × 105 的平均 Nusselt 值。流线结果显示从修改后的 Raleigh 值 Ram = 104 开始，通过通道出口的回流。在本研究的第二种情况和等温条件下，辐射传递被考虑在内表面和透明的不参与介质。沿着加热板的实验和数值热通量之间的比较结果给出了非常好的一致性，以及 2.28 × 102≤Ram≤8.22 × 105 的平均 Nusselt 值。