Transient free convection flow past an impulsively started isothermal vertical cylinder with mass flux

Abstract

 This paper concern with the laminar flows, which arise in fluids due to the interaction of the force of gravity and density differences, caused by temperature differences and material or phase constitution for both air and water. A solution of laminar boundary layer equations has been obtained for the transient free convective flow past an impulsively started semi-infinite isothermal vertical cylinder with uniform mass flux. The solutions of the dimensionless, unsteady, coupled and non-linear governing partial differential equations are obtained by a more accurate, unconditionally stable and fast converging implicit finite difference scheme. The results show many interesting effects on velocity, temperature and concentration profiles and local as well as average shear stress, rate of heat and mass transfer. It is observed that there is a rise in the velocity due to the presence of mass diffusion.

Zusammenfassung

 Dieser Artikel behandelt die laminare Strömung, welche sich in Fluiden durch die Wechselwirkung der Schwerkraft und Dichtedifferenzen ausbildet. Diese wird hervorgerufen durch Unterscheide der Temperatur und von Phasenzusammensetzungen und wird hier untersucht für Luft und Wasser. Ein Lösung der Grenzschichtgleichungen wurde erhalten für die instationäre freie Konvektion an einem stoßartig bewegten vertikalen Zylinder mit konstantem Temperaturfeld und gleichmäßigem Stoffübergang. Die Lösungen der dimensionslosen, instationären, gekoppelten und nichtlinearen partiellen Differentialgleichungen wurden durch den Einsatz eines genaueren, sehr stabilen und schnell konvergierenden impliziten finiten Differenzenverfahren bestimmt. Die Ergebnisse zeigen die interessanten Phänomene bzgl. der Geschwindigkeits-, Temperatur- und Konzentrationsprofile und der lokalen und mittleren Schubspannungen und Wärmestrom- und Massenstromdichten auf. Es konnte aufgezeigt werden, daß infolge der auftretenden Stofftransportvorgänge eine Erhöhung der Geschwindigkeiten bewirkt wird.