Fin optimization in a flow field induced by piezoelectric fan
Piezoelektrik fan kullanılarak oluşturulan bir akış alanında fin optimizasyonu
- Tez No: 518803
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. ÖZGÜR EKİCİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Zorlanmış taşınım, Forced convection
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Son yıllarda, geleneksel fanlara alternatif olarak piezoelektrik fanlar zorlanmış iletimsel ısı transferi uygulamaları için araştırılmıştır. Bu fanlar, temel olarak, bir piezoelektrik ve bir piezoelektrik olmayan parça içerir. Alternatif akım uygulandığında, piezoelektrik parça belirli bir alternatif akım frekansında belirli bir genlikte titreşir. Bu çalışmada, fin eniyileme problemi için bir piezoelektrik fan yardımıyla zorlanmış iletimsel ısı transferi araştırılmıştır. Ticari bir CFD çözümleyicisi olan Ansys Fluent 17.2 kullanılarak CFD yaklaşımı ile 3 boyutlu bir sayısal model uygulanmaktadır. Bu modelde, bilinen bir hareket fonksiyonuna sahip bir piezoelektrik fan, ilk olarak yatay fan düzenlemesi ile hava akışı oluşturmak üzere zaman etki alanında benzeşim yapılmıştır. Oluşan hava akışı piezoelektrik fanın belirli bir mesafesine yerleştirilen bir fin bloğuna yönlendirilmiştir. Bir tasarım parametresi olarak, fin bloğundaki finlerin sayısı arttırılmıştır. Fin kanalı, eşlenik silindirik finlerin yan yana eklenmesiyle oluşturulmuştur. Eşlenik finlerin sayısı 1'den 10'a çıkarılarak 10 farklı fin bloğu konfigürasyonu elde edilmiştir. Bu çalışmada, uygulanan iki sınır şartı bulunmaktadır. İlk sınır şartı olarak uygulanan toplam ısı miktarı sabit tutulmuştur. Her konfigürasyonda, sınır koşulu olarak fin blokun tabanına 0.8064 W ısı uygulanır. İkinci sınır şartında uygulanan ısı akısı sabit tutulmuştur. Her konfigürasyonda 50400 W/m2 ısı akışı sınır koşulu olarak fin bloğun tabanına uygulanır. Fin bloklarının ortalama yüzey sıcaklığı, doğal ve zorlanmış konveksiyon arasındaki ortalama yüzey sıcaklıkları farkı, ısı transfer artış oranı ve fin blokların ortalama taban sıcaklığı karşılaştırılmıştır. Bu karşılaştırmanın nihai sonucu, her kriter için optimum fin sayısıdır. Isı transferi artış oranı değerlendirildiğinde toplam sabit ısı sınır koşulu için 2 finli konfigürasyon en iyi sonucu verirken; sabit ısı akısı sınır koşulunda 1 finli konfigürasyon en iyi sonucu vermektedir. Ayrıca dikey fan düzenlemesi kullanılmış ve dikey fan düzenlemesine ait sonuçlar belirtilen fin konfigürasyonu için yatay fan düzenlemesi ile karşılaştırılmıştır. Çalışılan fin geometrisi için, yatay fan yerleşiminin dikey fan yerleşimine göre tüm fin konfigürasyonları için daha iyi bir soğutma performansı sağladığı görülmüştür.
Özet (Çeviri)
In recent years, piezoelectric fans have been investigated for forced convection heat transfer applications as an alternative to conventional fans. Basically, it consists of a piezoelectric and a non-piezoelectric patch. When AC current is applied, piezoelectric part vibrates with a certain amplitude at that specific AC frequency. In this study, forced convection heat transfer driven by a piezoelectric fan is investigated for fin optimization problem. A 3-dimensional numerical model is implemented with CFD approach employing a commercial CFD solver: Ansys Fluent 17.2. In this model, a piezoelectric fan with a known movement function is simulated in time domain to generate air flow first with a horizontal fan arrangement. The generated air flow is directed to a fin block which is placed at a certain distance from the piezoelectric fan. As a design parameter, the number of fins in fin block is increased. The fin block is formed by attaching conjugated cylindrical fins side by side. The number of conjugated fins is increased from 1 to 10, resulting in 10 different fin block configurations. In this study, there are two boundary conditions applied. Firstly, the total amount of applied heat remains the same. In each configuration 0.8064 W heat is applied to the base of fin block as a boundary condition. Secondly, the applied heat flux remains the same. In each configuration 50400 W/m2 heat flux is applied to the base of fin block as a boundary condition. The average surface temperature of fin blocks, the average surface temperature difference between natural and forced convection, heat transfer augmentation ratio and average base temperature of fin blocks are compared. This comparison results in the optimum number of fins for each criterion. When the heat transfer augmentation ratio is evaluated, the 2-fin-block configuration for the constant total heat boundary condition and the 1-fin-block configuration for the constant heat flux boundary condition gives the best results, respectively. Additionally, a vertical fan arrangement is employed and the results are compared to a horizontal fan arrangement for a specified fin configuration. For the studied fin geometry the horizontal fan arrangement is found to provide better cooling performance in all fin configurations compared to the vertical fan arrangement.
Benzer Tezler
- CMOS paralel A/D çeviricide kıyıcı türü karşılaştırıcının analizi ve tasarımı
The Analysis and design of chopper type comparator in a CMOS flash A/D converter
YAMAN ÖZELÇİ
Yüksek Lisans
Türkçe
1991
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiDOÇ.DR. MELİH PAZARCI
- Advanced computational modeling of wave energy converters and fluid-structure interaction: a smoothed particle hydrodynamics approach
Dalga enerjisi dönüştürücülerinin ve akış-yapı etkileşiminin ileri düzey hesaplamalı modellemesi: düzgünleştirilmiş parçacık hıdrodinamiği yaklaşımı
SHAYAN RAMEZANZADEH
Doktora
İngilizce
2023
Makine MühendisliğiSabancı ÜniversitesiÜretim Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET YILDIZ
DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT OZBULUT
- Konik sürtünme diskli varyatörün sonlu elemanlar metodu ile analizi
Başlık çevirisi yok
SERKAN YÜRÜK
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SERDAR TÜMKOR
- Identification of hydrodynamic forces developed by flapping fins in a watercraft propulsion flow field
Bir deniz aracı tahrik akış alanında sallanan kanatçıklar tarafından geliştirilen hidrodinamik kuvvetlerin tanımlanması
ERDEM AKTOSUN
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Deniz BilimleriUnıversıty Of New OrleansGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİKOLAOS I. XİROS
- Çapraz akışlı (HRV) sisteminde farklı kanatçıkların ısı ve akışın deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of the heat and flow in a cross-flow (HRV) heat exchanger system
MANSOUR NASIRI KHALAJI
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Makine MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İSAK KOTCİOĞLU