Large Eddy Simulation of Flow Through In-Line Heat Exchanger Tube Bundles
Sıralı Isı Eşanjör Boru Demetlerinin İçindeki Akışın Large Eddy Simulasyonu
- Tez No: 804201
- Danışmanlar: DOÇ. DR. IMRAN AFGAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Makine Mühendisliği, Aeronautical Engineering, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Unıversıty Of Manchester Instıtute Of Scıence And Technology (umıst)
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Makine ve Havacılık Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Hizalı boru demetlerinin boyuna ve enine hatve oranlarının akış kararlılığı ve ısı transferi üzerindeki etkisini araştırmak için dinamik Smagorinsky modeli ile Large Eddy Simulasyonu (LES) yaklaşımı kullanılarak sayısal bir çalışma yapılmıştır. Simülasyonlar ticari bir yazılım olan STAR CCM+ kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Boyuna ve enine hatve oranlarının akış özellikleri üzerindeki bireysel etkilerini gözlemlemek için 1.2x1.2, 1.5x1.5, 1.6x1.6, 1.75x1.75 kare hatve oranları ve 1.5x1.75, 1.5x2, 1.75x1.5, 2x1.5 kare olmayan hatve oranları incelenmiştir. Tüm simülasyonlar, kararsız durumda tam 3D ile tüm yönlerde periyodiklik kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Çalışma akışkanı olarak hava seçilmiştir ve boşluk hızına dayalı Reynolds sayısı, kütle akış hızı gereğince ayarlanarak tüm simülasyonlarda 15000'de sabit tutulmuştur. Sayısal sonuçları Aiba ve diğerlerinin (1982) deneysel bulguları ve Afgan'ın (2007) LES çalışması ile karşılaştırmak için 1.6x1.6 kare aralık oranı seçilmiştir. Merkezi silindir etrafındaki basınç katsayısı ve merkezi silindirin arkasındaki hız profili, Aiba ve diğerleri (1982) ve Afgan'ın (2007) bulgularıyla tatmin edici bir uyum göstermiştir. Kare hatve düzenlemelerinden elde edilen Strouhal sayıları Fitz-hugh (1973) ölçümleri ile iyi bir uyum sergilemiştir. Dar kare hatve oranı 1.2x1.2, dagalı asimetrik davranışa sahip diyagonal bir akış eğilimi göstermiş ve geciken akış ayrımı nedeniyle çok küçük bir girdap içermiştir. Dar kare boşluk oranı ile merkezi silindir merkez hattına yakın yakınlık arayüzü ve durgunluk noktasının varlığı nedeniyle önemli ölçüde yüksek Storuhal sayısı ve sürükleme katsayısı gözlemlenmiştir. Kare aralık oranı arttığında akış ayrılması daha erken gerçekleşmiştir. Kare adım oranındaki gevşemeler maksimum türbülans yoğunluğunu, maksimum hızı ve Strouhal sayısını azaltarak simetri ve kararlılığın gelişmesini sağlamıştır. Kaldırma ve sürükleme katsayıları durgunluk noktalarının konumundan etkilenmiştir, bu nedenle hatve oranı artırımı ile kademeli bir artış veya azalma eğilimi göstermemişlerdir. Maksimum Nusselt sayısı durgunluk noktalarında gözlemlenmiştir. Kare olmayan hatve oranlarından elde edilen gözlemler, akış özelliklerinin çoğunlukla boylamasına mesafeden etkilendiğini göstermiştir. Ancak, merkezi silindir etrafındaki basınç katsayısı profili ve sürükleme katsayısı üzerindeki etkisi göz önüne alındığında enine mesafenin etkisi göz ardı edilemez.
Özet (Çeviri)
A numerical study has been conducted to investigate the effect of longitudinal and transverse pitch ratios of inline tube bundles on flow stability and heat transfer using Large Eddy Simulation (LES) approach with dynamic Smagorinsky model. The simulations have been performed using a commercial software STAR CCM+. Square pitch ratios of 1.2x1.2, 1.5x1.5, 1.6x1.6, 1.75x1.75 and non-square pitch ratios of 1.5x1.75, 1.5x2, 1.75x1.5, 2x1.5 have been investigated to observe individual effects of longitudinal and transverse pitch ratios on flow characteristics. All simulations have been conducted using periodicity in all directions with complete 3D at unsteady state. Air has been selected as a working fluid and Reynolds number based on gap velocity has been kept constant at 15000 in all simulations by adjusting the mass flow rate accordingly. The square pitch ratio of 1.6x1.6 has been selected to compare the numerical results with the experimental findings of Aiba et al. (1982) and LES study of Afgan (2007). The pressure coefficient around the central cylinder and the velocity profile at the wake of central cylinder showed a satisfactory agreement with findings of Aiba et al. (1982) and Afgan (2007). Strouhal numbers obtained from square pitch arrangements have exhibited good agreement with measurements of Fitz-hugh (1973). Narrow square pitch ratio of 1.2x1.2 has shown a diagonal flow tendency with alternating asymmetric behaviour and contained a very small vortex due to the delayed flow separation. Considerably high Storuhal number and drag coefficient have been observed due to the presence of proximity interface and stagnation point close to central cylinder centerline with the narrow square gap ratio. The flow separation has occurred earlier when the square pitch ratio is increased. Relaxions in square pitch ratio have reduced the maximum turbulence intensity, maximum velocity and Strouhal number resulting in developing symmetry and stability. Lift and drag coefficients have been affected by the location of stagnation points, they have not therefore shown a gradual increasing or decreasing trend with pitch relaxations. Maximum Nusselt number have been observed at the stagnation points. Observations from the non-square pitch ratios have showed that flow characteristics have been mostly affected by the longitudinal distance. However, the effect of transverse distance cannot be ignored considering its effect on pressure coefficient profile around the central cylinder and drag coefficient.
Benzer Tezler
- Large eddy simulation of flow through in-line heat exchanger tube bundles
Başlık çevirisi yok
OĞUZHAN MURAT
- Girdap akımlarının ve deri etkisinin modellenmesi
Modelling of eddy currents and skin effect
SERKAN ÖZÇETİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2001
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. NURDAN GÜZELBEYOĞLU
- Sincap kafesli asenkron makinenin rotor alan yönlendirmeli kontrolü
Rotor field-orientation control of a squirrel cage induction machine
SAFFET ALTAY
Yüksek Lisans
Türkçe
1995
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. M. EMİN TACER
- Düşük mach sayısında kavite içi akışın aeroakustik incelenmesi
Aeroacoustics investigation of low mach number cavity flow
FURKAN COŞGUN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SERTAÇ ÇADIRCI
- Büyükçekmece gölü yüzer güneş enerjisi sistemleri üzerine etkiyen rüzgar ve dalga yüklerinin hesaplamalı akışkanlar dinamiği yöntemiyle analizi
Analysis of wind and wave loads affecting floating solar energy systems in Büyükçekmece lake
ALİ OSMAN MUT
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Meteorolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMeteoroloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET DURAN ŞAHİN
