Numerical analysis of convective heat transfer and flow characteristics with nanofluids flowing over a microscale backward-facing step
Bir mikro boyuttaki geri basamak üzerinden nanoakışkanların akışının taşınım ısı transfer ve akış karakteristiklerinin sayısal incelenmesi
- Tez No: 436246
- Danışmanlar: DOÇ. DR. KAMİL ARSLAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Karabük Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tezde, mikro boyutta geri basamak üzerinden ZnO/su, CuO/su, TiO2/su, SiO2/su ve Al2O3/su nanoakışkanlarının akışının zorlanmış taşınım ısı transfer ve akış karakteristikleri sayısal olarak incelenmiştir. Nanopartiküllerin çapı 45 nm ile 80 nm arasında değiştirilmiştir. Akışın, üç boyutlu, kararlı ve laminer şartlarda olduğu gözönüne alınmıştır (100≤Re≤1000). Kanalın basamaktan sonraki alt duvarına sabit ısı akısı uygulanmış ve diğer duvarları yalıtılmıştır. Kanalın basamaktan sonraki ve önceki uzunlukları sırasıyla 0.15 m ve 0.10 m olarak ele alınmıştır. Toplam kanal yüksekliği 1000 µm ve genişliği ise 1200 µm'dir. Sayısal analizler, her bir nanoakışkanın farklı nanopartikül hacimsel oranı (ᵩ = 1.0- 4.0%) ve farklı genişleme oranları (ER=1.25, 1.67 ve 2.50) için uygulanmıştır. Sayısal hesaplamalardan, Nusselt sayısı ve Darcy sürtünme faktörü değerleri elde edilmiştir. Bunlara ek olarak, hız ve sıcaklık profilleri analiz edilmiştir. Sonuç olarak, Nusselt sayısının artan nanopartikül hacimsel oranı ve Reynolds sayısı ile arttığı gözlenmiştir. Bütün genişleme oranlarında, %4.0 nanopartikül hacimsel oranına sahip Al2O3/su nanoakışkanın en yüksek Nusselt sayısına sahip olduğu tespit edilmiştir. Nusselt sayısının, azalan genişleme oranı ile birlikte arttığı görülmüştür. Darcy sürtünme faktörünün, artan genişleme oranı ile beraber düştüğü görülmüştür. Bununla birlikte, Darcy sürtünme faktörünün artan nanopartikül hacimsel oranından ve nanoakışkanların çeşidinden etkilenmediği anlaşılmıştır.
Özet (Çeviri)
In this thesis, the forced convective heat transfer and fluid flow of ZnO/water, CuO/water, TiO2/water, SiO2/water and Al2O3/water nanofluids over the microscale backward-facing step were numerically investigated. The diameters of nanoparticles were changed between 45 nm and 80 nm. The flow was considered as three-dimensional, steady-state and laminar flow condition (100≤Re≤1000). The downward stepped wall was applied for constant heat flux and the other walls were insulated. The length of downstream and upstream wall was taken 0.15 m and 0.1 m, respectively. The total duct height was 1000 µm and width of duct was 1200 µm. Numerical analyses were performed for different nanoparticle volume concentrations (ᵩ = 1.0- 4.0%) of each nanofluid and different expansion ratios (ER=1.25, 1.67 and 2.50). The Nusselt number and the Darcy friction factor values were obtained from numerical calculations. Moreover, the velocity and temperature profiles were also analysed. Finally, it was observed that the Nusselt number increases with increasing Reynolds number and nanoparticle volume concentration. 4.0% volume fraction of Al2O3/water nanofluid has the highest Nusselt number for all expansion ratios. The Nusselt number increases with decreasing expansion ratios. The Darcy friction factor decreases with increasing expansion ratios. However, the Darcy friction factor does not affected by the increasing in nanoparticles volume concentration and the types of nanofluids.
Benzer Tezler
- Numerical simulation of turbine internal cooling and conjugate heat transfer problems with rans based turbulence models
Rans temelli türbülans modelleri kullanarak türbin iç soğutma ve konjuge ısı transferi problemlerinin sayısal benzeşimi
İLHAN GÖRGÜLÜ
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Havacılık ve Uzay MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İ. SİNAN AKMANDOR
- Gözyaşı desenli kanallarda ND+Fe3O4/Su-EG hibrit nanoakışkanın akış ve ısı transferi karakteristiklerinin sayısal olarak incelenmesi
Numerical investigation of flow and heat transfer characteristics of ND+Fe3O4/Su-EG hybrid nanofluid in teardrop shaped dimpled channels
ESRA SABAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Mühendislik BilimleriKarabük ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ENGİN GEDİK
- Nano sıvı metallerin manyetik alan altındaki akış ve ısı transferi davranışlarının sayısal olarak incelenmesi
Numerical investigation of flow and heat trasnfer behaviours of liquid metal based nanofluids under magnetic field
SUAT ÖZGÜR
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
EnerjiKarabük ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ENGİN GEDİK
- Numerical analysis of nanofluid flow in a conical helical tube
Konik helisel bir tüp içerisindeki nanoakışkan akışı ve ısı transferi analizi
MAJDI AHMED MISBAH ALI
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Makine MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KAMİL ARSLAN
- Farklı amortisör kuvvetleri için amortisör iç ve dış sıcaklıklarının termal matematiksel modelinin tasarımı ve 1D termal analiz incelemesi
Design of thermal mathematical model and 1D thermal analysis study of shock absorber internal and external temperatures for different shock absorber forces
FATİH AYDEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN PEHLİVAN