Manyetik alanda nanoakışkanın geri basamak geometrisinde karışık taşını ısı transferine etkileri
MHD mixed convection of nanofluid flov over a backward-facing step
- Tez No: 494734
- Danışmanlar: DOÇ. DR. FATİH SELİMEFENDİGİL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Makine Mühendisliği, Energy, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Celal Bayar Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 186
Özet
Bu çalışmada, geri basamak geometrisinde Al2O3-su nanoakışkanının akış ve ısı transferi özellikleri, karışık taşınımlı akışta ve manyetik etkisi altında sayısal olarak incelenmiştir. Nanoakışkanların ısı transferi uygulamalarında saf akışkanlara göre daha yüksek performans gösterdiği birçok çalışma ile gösterilmiştir. Ayrıca özellikle metal ve metal oksit nanoparçacıklar içeren nanoakışkanların elektrik iletkenliğinin yüksek olması manyetik alan etkisi altındaki akış davranışlarının incelendiği manyeto-hidrodinamik (MHD) akış ile ilgili çalışmalarda bu tür nanoakışkanların kullanılmasına sebep olmuştur. Bu sebeple bu çalışmada Al2O3-su nanoakışkanına dışarıdan bir manyetik alan etki ettiği düşünülmüş ve hesaplamalar manyetik alan şiddetinin bir göstergesi olan Hartmann sayısının farklı değerlerinde (Ha=0-10-20-30-40) gerçekleştirilmiştir. Manyetik alanın nanoakışkanlı akışa etkisinin hesaplanması üç farklı elektrik iletkenlik modeli ile gerçekleştirilmiştir. Ayrıca manyetik alanın 0º ile 90º arası beş farklı açıyla uygulandığı düşünülmüş ve hesaplamalar bu beş farklı açı değeri için yapılmıştır. Çalışmada kullanılan geometri, birçok mühendislik tasarımı ve uygulamasında karşılaşılan geri basamak geometrisidir. Akış ayrılması ve yeniden birleşmenin yaşandığı bu geometri için, karışık taşınımda doğal ve zorlanmış taşınımın hangisinin daha etkili olduğunu gösteren boyutsuz parametre Richardson sayısının farklı değerlerinde (Ri=0,01-0,1-1-10) akış ve ısı transferi davranışları incelenmiştir. Kullanılan nanoakışkanın dört farklı nanoparçacık hacim oranında (ϕ=0,01-0,015-0,02-0,025) olduğu düşünülmüş ve hesaplamalar saf su ve bu hacim oranları için tüm elektrik iletkenlik modellerinde yapılmıştır. Çalışmadaki hesaplamalar COMSOL programı kullanılarak sonlu elemanlar yöntemi ile yapılmış, sonuçlar eş akış ve eş sıcaklık eğrileri, ayrıca ısı transferi değerleri de Nusselt sayıları ile gösterilmiştir. Sonuçlar nanoparçacık ilavesinin ısı transferini önemli ölçüde arttırdığını göstermiştir. Ayrıca manyetik alanın da geri basamak geometrisinde ısı transferini arttırıcı etkisi olduğu belirlenmiştir. Manyetik alan uygulama aşısının yataydan (0º) dik konuma (90º) giderken ısı transferini de arttırdığı çalışmada görülmüştür. Farklı elektrik iletkenlik modellerinin akış ve ısı transferi üzerinde oldukça etkili olduğu ortaya konulmuştur.
Özet (Çeviri)
In this study, MHD mixed convection effects of Al2O3-water nanofluid flow over a backward-facing step were investigated numerically. As it has been shown in many studies, nanofluids provide better results for heat transfer applications compared to base fluids. In addition, nanofluids including especially metal or metal oxide nanoparticles are used in MHD flow applications because of their higher electrical conductivity. In this study, a uniform external magnetic field was applied to the flow and strength of magnetic field was varied with different values of dimensionless parameter Hartmann number (Ha=0-10-20-30-40). Three different electrical conductivity models were used to see the effects of MHD nanofluid flow. Besides, five different inclination angles between 0º-90º is used for application of external magnetic field. The problem geometry is a backward-facing step which is used in many engineering applications and flow separation and reattachment phenomenon occur in this geometry. Different convection effects of backward-facing step were examined with various values of Richardson number (Ri=0,01-0,1-1-10) which indicates the importance of natural or forced convection. Computations were made for pure water and four different nanoparticle volume fractions (ϕ=0,01-0,015-0,02-0,025) considering different electrical conductivity models. Finite element method via commercial code COMSOL was used for computation and results were shown with streamlines, isotherms and also Nusselt number variations for different values of pertinent parameters. Results indicate that the addition of nanoparticles enhanced heat transfer significantly. Also increasing magnetic field strength and inclination angle increased heat transfer rate. Effects of different electrical conductivity models were also investigated and it was observed that they have significant effects on the fluid flow and heat transfer characteristics in the presence of magnetic field.
Benzer Tezler
- Design and implementation of a 3D Helmholtz coil system
3B Helmholtz bobin sisteminin tasarımı ve uygulanması
RAHİME ALSANĞUR
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Mekatronik MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALPASLAN TURGUT
- Minikanallarda manyetik alan etkisi altında manyetik nanoakışkanların zorlanmış taşınımla ısı transferi karakteristiklerinin incelenmesi
Investigation of heat transfer characteristics of magnetic nanofluids with forced convection in minichannels under magnetic field effect
BURAK MURATÇOBANOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
EnerjiErzurum Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EYÜPHAN MANAY
- Investigation of flow characteristics and heat transfer performance in heat exchangers with magnetic field effect
Manyetik alan etkisiyle ısı eşanjörlerinde akış karakteristiklerinin ve ısı transferi performansının incelenmesi
SERGEN TÜMSE
Doktora
İngilizce
2023
Makine MühendisliğiÇukurova ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BEŞİR ŞAHİN
- Nanoakışkan yüzeyli malzemelerin elektromanyetik ekran etkinliğinin incelenmesi
Investigation of electromagnetic shield effectiveness of nanofluid surface materials
BURAK KARAKAŞ
Doktora
Türkçe
2017
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELÇUK ÇÖMLEKÇİ
- Nanokristal mnb alaşımının sentezlenmesi ve hipertermi uygulamasının araştırılması
Synthesis of mnb nanocrystal alloy and investigation of hyperthermia application
ÇAĞKAN PİYAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Fizik ve Fizik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiNanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞADAN ÖZCAN