Numerical determination of permeability and interfacial convective heat transfer coefficient for non-isotropic and periodic dual scale porous medium
Geçirgenlik ve arayüzey ısı taşınım katsayısının izotropik olmayan, periyodik ve çifte seviye gözenekli yapı için sayısal olarak belirlenmesi
- Tez No: 405208
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. MURAT BARIŞIK, PROF. DR. MOGHTADA MOBEDI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 85
Özet
Bu çalışmada, çizgi düzleminde geçirgen kare çubuklardan oluşan periyodik ve izotropik olmayan çifte seviye gözenekli ortamda akışkan akışı ve ısı transferi analizi yapılmıştır. Geçirgenlik ve arayüzey taşınım ısı transfer katsayısı sayısal olarak belirlenmiştir. Bir periyodik öz temsili hacim (ÖTH) H×H boyutlarında hesaplama alanı olarak seçilmiştir. ÖTH'deki akış tam gelişmiş ve periyodik varsayılmıştır. Geçirgen kare parçacıklar çizgi düzleminde yerleştirilmiştir. Uzunlamasına ve akış yönünde düşünülen iki simetrik parçacık içi gözenekler vardır. Süreklilik, Navier-Stokes ve enerji denklemleri çifte seviye gözenekli yapıda hız, basınç ve sıcaklık dağılımlarını elde etmek için çözülmüştür. Elde edilen sonuçlar parçacık içi ve arası geçirgenliği, toplu geçirgenlik tensörü, arayüzey taşınım ısı transferi katsayılarına karşılık gelen Nusselt sayılarını elde etmek için farklı parçacık içi ve arası gözeneklilik değerleri için hacimsel ortalama yöntemi kullanılarak elde edilmiştir. Çalışma, 0.4 ve 0.75 arasında parçacık içi gözeneklilik ve 0.2 ile 0.8 aralığındaki parçacık arası gözeneklilik için gerçekleştirilmiştir. Parçacık içi ve arası gözeneklilik ve geçirgenliği açısından Kozeny-Carman teorisine dayalı bir ilişki, çifte seviye gözenekli ortamın toplu geçirgenliği tensörünü belirlemek için önerilmiştir. Parçacık içi gözeneklilik değerinin yükselmesi, akışkanın debisini arttırmakla birlikte gözenekli yapının daha geçirgen olmasını sağlamaktadır. Bununla birlikte; yüksek parçacık arası gözeneklilik değerleri için, parçacık içi gözenekliliğin toplu geçirgenliğe önemli etkisi olmadığı gözlemlenmiştir. Ayrıca, elde edilen sonuçlara göre arayüzey ısı taşınım katsayısı, Reynold sayısının artması ve parçacık içi ve arası gözeneklilik oranı ile artar, artış oranı ise gözeneklilik oranı ve Reynold sayısı değerleri ile değişimini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
In this study, the fluid flow and heat transfer in a periodic, non-isotropic dual scale porous media consisting of permeable square rods in inline arrangement is analyzed to determine permeability and interfacial convective heat transfer coefficient, numerically. A periodical representative elementary volume (REV) with the dimensions of H×H is chosen as the computational domain. The flow in the REV is assumed fully developed and periodical. The permeable square particles are placed with in-line arrangement. There are two symmetrical intraparticle pores considered here which are in longitudinal flow direction. The continuity, Navier-Stokes and energy equations are solved to obtain the velocity, pressure and temperature distributions in the unit structures of the dual scale porous media. The obtained fields are upscaled by using volume average method to obtain the intrinsic inter and intraparticle permeabilities, bulk permeability tensor, interfacial convective heat transfer coefficients and the corresponding Nusselt numbers of the dual scale porous media for different values of inter and intraparticle porosities. The study is performed for interparticle porosities between 0.4 and 0.75 and for intraparticle porosities range of 0.2 to 0.8. A correlation based on Kozeny-Carman theory in terms of interparticle and intraparticle porosities and permeabilities is proposed to determine the bulk permeability tensor of the dual scale porous media. The intraparticle porosity value increase the flow rate passes through the porous media and the particle becomes more permeable. However; for high interparticle porosity values, the intraparticle porosity does not have importance effect on bulk permeability. Additionally, the results predicts that the interfacial convective heat transfer coefficient increases with increase of Reynolds number and the ratio of intra to interparticle porosity, while the increase rate shows variation with the porosity ratio and Reynolds number values.
Benzer Tezler
- An experimental and numerical study on effects of pore to throat size ratio on macroscopic transport parameters in porous media
Gözenekli yapılarda gözenek ile boğaz arasındaki büyüklük oranının makroskopik taşınım parametrelerine etkisi üzerine deneysel ve teorik bir çalışma
TÜRKÜLER ÖZGÜMÜŞ
Doktora
İngilizce
2015
Makine Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MOGHTADA MOBEDİ
YRD. DOÇ. DR. ÜNVER ÖZKOL
- An experimental and numerical study on interfacial convective heat transfer coefficient and thermal dispersion conductivity of a periodic porous medium under mixed convection heat transfer
Karışık taşınımla ısı transferı̇ne maruz kalan perı̇yodı̇k gözeneklı̇ bı̇r yapının arayüzey ısı taşınım katsayısı ve ısıl dı̇spersı̇yon ı̇letı̇mı̇ üzerı̇nde deneysel ve sayısal bı̇r çalışma
HASAN ÇELİK
Doktora
İngilizce
2017
Makine Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ÜNVER ÖZKOL
DOÇ. DR. MOGHTADA MOBEDI
- Experimental and numerical study on determination of macroscopic thermal properties of 3d lattice metal frame for heat transfer enhancement
Başlık çevirisi yok
AHMET GÜRAY ÇAKET
- Jeoistatistiksel, statik ve kararsız basınç testi verilerine koşullandırılmış heterojen geçirgenlik ve gözeneklilik sahalarının türetilmesi
Generation of porosity and permeability fields conditioned to geostatistical, and pressure transient data
ADİL GÜRKAN CEYHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPetrol Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDURRAHMAN SATMAN
- Yüzeysel temeller
Shallows foundations
HAYDAR TANER KARAKEÇELİ
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TUĞRUL ÖZKAN