Development of a CFD assisted 3-D modeling and analysis methodology for grooved heat pipe design and performance assessment
Oluklu ısı borusu tasarımı ve performans değerlendirmesi için had destekli 3 boyutlu analiz metodolojisi geliştirilmesi
- Tez No: 648920
- Danışmanlar: PROF. DR. ZAFER DURSUNKAYA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 145
Özet
Faz değişimi yoluyla ısı transferi fikrinin 19. yüzyılın ortalarına kadar uzun bir geçmişi olmasına rağmen, günümüzde hâlâ, karmaşık yapısı sebebiyle global düzeyde bilim insanlarının ilgisini çekmektedir. Faz değişimi ısı transferinden faydalanan ısı boruları, sağladığı avantajlar nedeniyle elektronik bileşenlerin termal yönetimi amacıyla çok sayıda endüstriyel uygulamada etkili bir şekilde kullanılmaktadır. Bununla birlikte ısı borularının çok boyutlu olarak modellenmesi zorlu bir süreç olup buharlaşma, yoğuşma ve serbest yüzey akışı fenomenlerini içeren fiziksel tabanlı bir matematiksel model gerektirmektedir. Literatürde oluklu ısı boruları hakkında çeşitli çalışmalar bulunmasına rağmen, bu çalışmalar genellikle, karmaşık matematiksel model gerekliliği, üretimden gelen sınırlamalar ve literatürde çeşitli geometriler için sürtünme katsayısı korelasyonlarının olmaması nedeniyle karmaşık oluk şekillerine değinmemektedir. Günümüzde, simülasyon teknolojisindeki gelişmeler sayesinde, sanal ortamda daha fazla mühendislik problemi gerçekçi olarak modellenebilmektedir. Fakat, kanal içinde serbest yüzey akışı ve faz değişimi gibi karmaşık fiziksel fenomenler söz konusu olduğunda, bu problemleri ele almak amacıyla ticari yazılımlar geliştirilmemiştir. Oluklu ısı borularının içindeki akış ve ısı transferi fenomenlerini tek adımda simüle edebilen ticari veya akademik bir CFD programı bulunmamaktadır. Bu amaçla, oluklu ısı boruları içindeki sıvı akışını ve ısı transferini hesaplayan bir metodoloji, Python® programlama dili ile birlikte ticari bir CFD programı (Fluent®) kullanılarak geliştirilmiştir. Geliştirilen metodoloji ile çeşitli oluk şekillerinin ısı borusu performansı üzerindeki etkisi belirlenmiştir. Sonuçlar, oluk şekline dayalı, ısı transfer kapasitesinin arttırılarak, model içindeki sıcaklığın mümkün olduğunca düşük seviyede tutulduğu, yüksek performanslı ısı boruları tasarlamanın mümkün olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Although the idea of phase change heat transfer has a long history going back to mid 19th century, modeling of multi-phase heat transfer still draws interest from the engineers and scientists worldwide due to its complex nature. Taking advantage of phase-change heat transfer, heat pipes have been used effectively in numerous industrial applications for thermal management of electronic components due to their tremendous advantages. However, multi-dimensional modeling of heat pipes is a challenging task, requiring a physically based mathematical model to address evaporation, condensation and free surface flow phenomena. Although several studies about the flat groove heat pipes are available in the literature, these studies do not address complex groove shapes due to the modeling approach, manufacturing limitations and absence of skin friction correlations for a specific geometry. Nowadays, due to the improvements in simulation technology, more engineering questions can be answered realistically with computers in a virtual environment. However, commercial software are not developed to meet the specific needs to simulate individual problems, especially when sophisticated physical phenomena such as phase change with free surface flow inside the channel is involved. Neither commercial nor academic CFD program that can simulate the flow and heat transfer characteristics of a grooved heat pipe in one step is currently available. To address this, an analysis methodology that computes the liquid flow and heat transfer inside a grooved heat pipe is developed which simultaneously uses a commercial CFD program (Fluent®) along with Python® programming language. With the developed methodology, the effect of various groove models on the heat pipe performance are investigated. The results show that it is possible to design heat pipes with increased performance both in terms of higher heat carrying capacity, and lower peak temperatures with a judicious selection of groove geometry.
Benzer Tezler
- Rüzgar tarlası verisi kullanılarak analitik rüzgar türbin izi modellerinin performanslarının değerlendirilmesi
Evaluation of performances of analytical wind turbine wake models using wind farm data
TARIK KAYTANCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiMeteoroloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞÜKRAN SİBEL MENTEŞ
- Modern iki zamanlı motorlarda verimi artırma yöntemlerinin incelenmesi
Examining the methods of improving efficiency in two stroke engines
MELİH MENGİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2004
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. ERTUĞRUL ARSLAN
- Addressing parametric uncertainties in autonomous cargo ship heading control
Otonom kargo gemisi yön kontrolündeki parametrik belirsizliklerin ele alınması
AHMAD IRHAM JAMBAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. İSMAİL BAYEZİT
- Kondenserli çamaşır kurutma makinesinin enerji ve kurutma performansının sayısal ve deneysel incelenmesi
Numerical and experimental investigation of energy and drying performance of condenser tumble dryer
VASIF CAN YILDIRAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN GÜNEŞ
- Sıkıştırılamaz akışların doğrudan sayısal simülasyonu için bir hesaplamalı akışkanlar dinamiği çözücüsünün geliştirilmesi
Development of a CFD solver for the direct numerical simulation of incompressible flow
EMRE ŞİMŞEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
EnerjiEge ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ UTKU ŞENTÜRK