Geri Dön

Art arda dizili sonlu dairesel silindirlerin akışkan akışı ve ısı transferi incelemesi

Fluid flow and heat transfer investigation of finite circular cylinders in tandem arrangement

PDF İndir

  1. Tez No: 919683
  2. Yazar: TEVFİK BERKER KOÇAK
  3. Danışmanlar: PROF. ZEKERİYA ALTAÇ, DR. ÖĞR. ÜYESİ ZERRİN SERT
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2024
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Eskişehir Osmangazi Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Enerji Termodinamik Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 90

Özet

Bu çalışmada, eşit uzunluktaki sonlu dairesel silindirlerden üç boyutlu akış ve ısı transferi karakteristikleri sayısal olarak incelenmiştir. Dikdörtgen prizma şeklindeki hesaplama alanının alt duvarına (zemin düzlemi) dikey olarak art arda yerleştirilen D çapında 3D yüksekliğindeki (AR=3) sonlu silindirler hızı U∞ ve sıcaklığı T∞ olan serbest bir akışa maruz kalmaktadır. Silindirler arasındaki mesafe S=D, 2D, 4D olarak değiştirilmiştir. Sonlu silindirlerin yerleştirildiği hesaplama modelinin boyutları literatür araştırması ve yapılan doğrulama çalışması sonucunda 10D × (35+S)D × 6,5D olarak belirlenmiştir. Akış yönüne göre öndeki ve arkadaki silindir için her silindir yerleşim düzeninde dört farklı ısıl durum dikkate alınmıştır. Her iki silindirin de yalıtımlı olduğu Durum 1, öndeki silindir yalıtımlı iken, arkadaki silindir izotermal olduğu Durum 2, öndeki silindir izotermalken, arkadaki silindirin yalıtımlı olduğu Durum 3 ve her iki silindirin de izotermal olduğu Durum 4 incelenmiştir. Çalışma kapsamında yapılan hesaplamalı akışkanlar çözümlerinde akışkan hava (Pr=0,7) ve Re=20000'de olarak ele alınmıştır. Akıştaki türbülansı modellemek için SST k- türbülans modeli benimsenmiştir. İlk olarak, literatürde verileri mevcut olan 3B bir silindir ele alınarak doğrulama çalışması yapılmıştır. Doğrulama çalışmaları sonucunda %2 seviyesinde bir fark ile literatür CD değerlerine yakınsanmıştır. Akabinde art arda dizili üç-boyutlu (3B) iki silindir için akış çözümleri yapılarak türbülans alanları elde edilmiştir. Akış alanı boyunca ve her bir silindir yüzeyinde görülen ana türbülans ve akış karakteristikleri belirlenmiş ve tablo halinde şematize edilerek sunulmuştur. Bu görselleştirme silindirler üzerindeki akış yapısının nasıl gerçekleştiğini özet ve sade şekilde açıklamakla birlikte daha önce 3B sonlu art arda silindirler için ilk olması yönüyle literatüre önemli bir katkı sunmaktadır. İzotermal silindirler üzerindeki akışın ısı transferi etkileri, ortalama ve yerel Nusselt dağılımları kullanılarak değerlendirilmiş tablolaştırılmıştır. Akış alanı üzerinde düzensiz girdap kopmaları dolayısıyla S/D=1 durumunda Kármán caddesi oluşmazken, S/D=4 durumunda stabil bir Kármán caddesi oluştuğu tespit edilmiştir. Tüm durumlar için öndeki silindirde S/D=1 ve arkadaki silindirde ise S/D=4 durumunda en yüksek ısı transfer performansı oluştuğu tespit edilmiştir.

Özet (Çeviri)

In this study, three-dimensional flow and heat transfer characteristics from finite circular cylinders of equal length are numerically investigated. Finite cylinders of diameter D and height 3D (AR=3) placed vertically on the bottom wall (ground plane) of the rectangular prism-shaped computational domain are subjected to a free flow with uniform velocity U∞ and temperature T∞. The dimensions of the calculation model in which the finite cylinders are placed were determined as 10D × (35+S)D × 6,5D as a result of the literature research and verification study. Four different thermal conditions were considered for each cylinder layout for the front and rear cylinders according to the flow direction. Case 1, where both cylinders are insulated; Case 2, where the front cylinder is insulated and the rear cylinder is isothermal; Case 3, where the front cylinder is isothermal and the rear cylinder is insulated; and Case 4, where both cylinders are isothermal, were examined. In the computational fluid solutions, the fluid was considered as air (Pr=0.7) and Re=20000. The turbulence model SST k- was used to solve the governing flow and turbulence equations. Initially, a numerical verification study was carried out to determine the most suitable turbulence model and grid configuration using a single three-dimensional (3D) cylinder for which data were available in the literature. As a result of verification studies, the literature CD values were approximated with a difference of 2%. Subsequently, flow solutions were made for two 3D cylinders arranged in tandem and turbulence fields were obtained. The main turbulence and flow characteristics appearing along the flow domain and on each cylinder surface were identified and presented in tabular form. This visualization provides a brief and simple explanation of how the flow structure on cylinders, and it makes an important contribution to the literature as it is the first time for 3D finite tandem cylinders. The heat transfer effects of the flow over isothermal cylinders were evaluated using the mean and local Nusselt distributions, leading to recommendations for design improvements. While Kármán Street does not develop in the case of S/D=1 due to the observed irregular vortex separations, a stable Kármán Street is obtained for S/D=4. In terms of heat transfer, the highest heat transfer performance was observed in the case of S/D=1 for the upstream cylinder and S/D=4 for the downstream cylinder.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    323659

    Recursive modeling of switched linear systems: A behavioral approach

    Doğrusal anahtarlı sistemlerin ardışıl modellenmes: Davranışsal yaklaşım

    MERT BAŞTUĞ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2012

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. M. K. KÜLMİZ ÇEVİK

    YRD. DOÇ. DR. MİHALY PETRECZKY

  2. Tez No

    429271

    Arap dilinde edatların metinde kurduğu anlamsal ilişkiler

    Semantic relationships of prepositions within text in Arabic language

    ABDULLAH HACİBEKİROĞLU

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    DilbilimYıldırım Beyazıt Üniversitesi

    Temel İslam Bilimleri Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. MUHAMMET MÜCAHİT ASUTAY

  3. Tez No

    650812

    Performance analysis of hybrid photovoltaic-thermoelectric (PV/TE) solar systems

    Hibrit fotovoltaik-termoelektrik (PV/TE) sistemlerin performans analizi

    AICHATOU GALY ADAM

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    EnerjiAnkara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi

    Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. BÜLENT YEŞİLATA

  4. Tez No

    180875

    X band 7 BIT MMIC phase shifter design

    X bant 7 BİT MMIC faz kaydırıcı tasarımı

    ERDİNÇ ERÇİL

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2006

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ŞİMŞEK DEMİR

  5. Tez No

    956282

    Eş sıcaklıktaki iki silindir üzerinden zorlanmış taşınımla akış ve ısı geçişinin üç boyutlu analizi

    Three-dimensional analysis of flow and heat transfer with forced convection over two isothermal cylinders

    YİĞİT GÜNGÖR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    EnerjiEskişehir Osmangazi Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ZERRİN SERT

Geri Dön