Abstract. Simultaneous hydrodynamic and thermal development of h a laminar flow due to superimposed natural and forced convection k in an isothermal vertical pipe is investigated numerically. The 1 distinct feature of the computational procedure is that it uses the L method of lines, wherein the Navier-Stokes equations accounting rh for buoyancy and constant properties are reduced to a system of first Nu order ordinary differential equations. The latter is readily solved by n a standard fourth-order Runge-Kutta technique. The paper includes p a detailed discussion of the proposed methodology, and in addition P to this, it provides the distributions of velocities, pressure and ternPe perature. All calculations are based on a coarse grid with ten lines Pr uniformly distributed in the cross-stream direction of the pipe when QT the velocity profile at the entrance is assumed parabolic. Computed r results accounting for both upflow and downflow situations are in R good agreement with other more elaborate numerical investigations Re and also with available experimental data employing air and water as working fluids.
Numerische Berechnung yon kombinierter laminarer Konvektion in isothermen senkrechten Rohren nach der Method of linesZusammenfassung. Die simultane hydrodynamische und thermische Entwicklung einer laminaren Str6mung infolge der Uberlagerung von freier und erzwungener Konvektion in einem isothermen senkrechten Rohr wird numerisch untersucht. Die besondere Eigenschaft der rechnerischen Prozedur ist, dab diese die ,,Method of lines" benutzt, worin die Navier-Stokes-Gleichungen fiir Antrieb bei konstanten Stoffwerten zu einem System einfacher Differentialgleichungen erster Ordnung reduziert werden. Das letztere ist ohne weiteres mit der Runge-Kutta-Technik 4. Ordnung zu 16sen. Die Untersuchung beinhaltet eine detaillierte Diskussion der vorgeschlagenen Methodik und in Anffigung an diese liefert es die Verteilung von Geschwindigkeiten, Druck und Temperatur. Alle Kalkulationen basieren auf einem groben Gitter mit 10 Linien, die einheitlich in der Querstromrichtung des Rohres verteilt sind, wenn das Geschwindigkeitsprofil am Eingang des Rohres parabolisch angenommen wird. Die errechneten Ergebnisse, die sowohl fiir Aufw/irts-als auch Abwfirtsstr6mungen gelten, stimmen gut mit anderen aufwendigen Untersuchungen und ebenso mit verfiigbaren experimentellen Daten, die Luft und Wasser als Arbeitsfluide gebrauchen, fiberein.