Geri Dön

Dikdörtgen kesitli kanallarda yeni tip vorteks üreticilerle ısı transferinin sayısal incelenmesi

Numerical investigation of heat transfer with novel type vortex generators in rectangular channel

PDF İndir

  1. Tez No: 608037
  2. Yazar: ŞABAN TUBAŞ
  3. Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET DOĞAN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2019
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Yozgat Bozok Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 92

Özet

Bu çalışmada, dikdörtgen kesitli kanalda yeni tip vorteks üreticinin ısı transferine etkisini belirlemek için sayısal bir çalışma yapılmıştır. Kanal içi akış için Reynolds sayısının 5000 ile 25000 değerleri arasında, yeni tip vorteks üreticinin eğilme açısının, periyot uzunluğunun ve dalgalı yapısının, ısı transferine ve basınç düşüşü üzerine etkileri araştırılmıştır. 250 mm eninde, 30 mm yüksekliğinde olan kanalın ortasından simetri ekseni geçtiği düşünülerek kanal genişliği 125 mm olarak kabul edilmiştir. Kanalın yeterince uzun olduğu düşünüldüğü için kanal uzunluğu 100 mm'lik periyotlara bölünerek hesaplamalar yapılmıştır. Bir adet vorteks üretici çözüm alanının merkezine konumlandırılmıştır. Vorteks üreticilerin oluşturacakları vortekslerin yan duvarlara yakın olması hedeflenmiştir. Vorteksin ayağı ile burnu arasına çizilen doğru ile akış doğrultusu arasında 45°'lik açı olması sağlanmıştır. Bu sayısal çalışma Ansys Fluent 19.2 CFD paket programı ile yürütülmüştür. İş akışkanı olarak hava kullanılmış, duvarlarda adyabatik sınır şartı ve kanal taban yüzeyinden sabit ısı akısı ısıl sınır şartı uygulanmıştır. Akış doğrultusunda kanalın enine ortasından simetri ekseni geçirilerek simetri ekseninin bir tarafı göz ardı edilerek hesaplamalar hafifletilmiştir. Kanalın akış yönünde yeterince uzun olduğu düşünülerek akış yönünde periyodik sınır koşulu ile hesaplamalar yapılmıştır. Türbülanslı akışı modellemek için realizable k-ɛ modeli ve duvar etkilerini yakalamak için Enhanced Wall Treatment modeli kullanılmıştır. Farklı eğilme açıları ile yapılan hesaplamalar neticesinde en yüksek Nu değerini 45° eğilme açısına sahip olan tasarım sağlarken basınç düşümü fazla gerçekleştiği için bu modelde TEF değeri düşük çıkmıştır. Buna karşın Nu değeri fazla olmamasına rağmen basınç düşümü fazla olmadığı için 15° eğilme açısına sahip olan tasarımın en yüksek TEF değerini sağladığı görülerek, bu tasarımın TEF değerini daha da yükseltebilmek için 1, 3 ve 5 adet olmak üzere 15° eğilme açılı 3 ayrı model geliştirilmiştir. Geliştirilen yeni modeller, dalgasız modeller ile aynı koşullarda analiz edilerek sonuçlar irdelenmiştir. Dalgalı modellerden en yüksek Nu değerini 3 dalgalı modelin sağladığı görülürken üç model arasında en fazla basınç düşümü de bu modelde olmuştur. 1 ve 5 dalgalı modellerde basınç düşümü daha az gerçekleşmesine rağmen ısı transferi daha az gerçekleşmiştir. Her iki değer analiz edildiğinde düz modele kıyasla dalgalı modellerin TEF değerini arttırmadığı sonucuna varılmıştır. Çözüm alanının periyot uzunluğunun TEF sayısına etkisi de incelenmiştir. 15° eğilme açılı model 200 mm ve 400 mm periyot uzunluklu kanal içerisinde yine merkezlenerek yerleştirilmiştir. Yapılan çalışmalar neticesinde periyot uzunluğunun artmasıyla Nu, f ve TEF değerlerinin azaldığı gözlemlenmiştir. Periyot uzunluğunun artmasının TEF değerine olumlu etki etmediği sonucuna varılmıştır.

Özet (Çeviri)

In this study, a numerical study was performed to determine the effect of novel type vortex generator on heat transfer in rectangular channel. The effects of novel type vortex generator's attack angle, period length and wavy structure on heat transfer and pressure drop were investigated between 5000 and 25000 values of Reynolds number for in-channel flow. The width of the channel is 250 mm and the height of 30 mm is assumed to pass through the center of the axis of symmetry. Since the channel is thought to be long enough, the length of the channel is divided into 100 mm intervals and calculations are made. One vortex generator is positioned to the center of the solution area. It is aimed that the vortexes to be formed by the vortex generators are close to the side walls. A 45 ° angle is provided between the line drawn between the foot and the nose of the vortex and the flow direction. This numerical study was carried out with Ansys Fluent 19.2 CFD software. Air was used as the working fluid, adiabatic boundary condition was applied on the walls and constant heat flux thermal boundary condition was applied from the base surface of the duct. In the flow direction, the axis of symmetry is passed through the middle of the channel transverse and the calculations are mitigated by ignoring one side of the symmetry axis. Considering that the channel is long enough in the flow direction, the calculations are made with the periodic boundary condition in the flow direction. Realizeble k-ɛ model was used to model turbulent flow and enhanced wall treatment model was used to capture wall effects. As a result of calculations made with different bending angles, the highest Nu value provides a design with a a bending angle of 45 °, while the TEF value is low in this model because the pressure drop is too high. On the other hand, although the Nu value is not high, since the pressure drop is not high, it is seen that the design having the bending angle of 15 ° provides the highest TEF value. In order to increase the TEF value of this design, 3 different models with 1, 3 and 5 bending angles have been developed. The new models developed were analyzed under the same conditions as the waveless models and the results were examined. The highest Nu value was obtained by 3-wave model while the maximum pressure drop among the three models was observed in this model. In 1 and 5 wave models, although the pressure drop was less, the heat transfer was less. When both values were analyzed, it was concluded that wavy models did not increase the TEF value compared to the flat model. The effect of period length of solution area on TEF number was also investigated. The 15 ° bending angle model is again centered in the 200 mm and 400 mm period length channel. As a result of the studies, it was observed that Nu, f and TEF values decreased with increasing period length. It was concluded that increasing the length of the period did not affect the TEF value positively.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    386164

    Labirent yan savaklarda anti-vorteks levhaların deşarj kapasitesine ve oyulmaya etkisinin araştırılması

    Investigation of effect of anti-vortex plates on discharge capacity and scour depth at the labyrinth side weirs

    KADİR İSLAMOĞLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    İnşaat MühendisliğiFırat Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUHAMMET EMİN EMİROĞLU

  2. Tez No

    496473

    A numerical investigation into the effect of the vertical tapered winglets on fully-submerged hydofoils

    Dikey kanatçıkların tamamen batmış sualtı kanatlarına etkilerinin sayısal yöntemle incelenmesi

    ARAS ÇETİNKAYA

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. UĞUR ORAL ÜNAL

  3. Tez No

    816999

    A new finite difference approach for MHD flow

    MHD akış için yeni bir sonlu farklar yaklaşımı

    GAMZE ÖĞÜTCÜ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    MatematikOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Matematik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. CANAN BOZKAYA

  4. Tez No

    451049

    Improvement of the cyclic flexural capacity of RC columns with FRP reinforcement

    Lifli polimer donatılar kullanılarak betonarme kolonların çevrimsel yükler altında eğilme kapasitelerinin artırılması

    ENGİN CÜNEYT SEYHAN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ALPER İLKİ

  5. Tez No

    33601

    Hydraulic characteristics and optimum design of symmetrical compound channels for flow measurements

    Akım ölçümlerinde kullanılan simetrik birleşik kesitli kanalların hidrolik karakteristikleri ve optimum projelendirilmesi

    İSSAM AHMAD AL-KHATİB

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    1993

    İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUSTAFA GÖĞÜŞ

Geri Dön