Gözyaşı şeklindeki çukur kanatçıklı kanalda ferro-nanoakışkanın manyetik alan etkisi altındaki davranışlarının türbülanslı akış şartlarında incelenmesi
Investigation the behavior of ferro-nanofluid in a teardrop-shaped dimpled tube under the effect of magnetic field turbulent flow conditions
- Tez No: 942596
- Danışmanlar: PROF. DR. ENGİN GEDİK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Karabük Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 139
Özet
Bu çalışmada, gözyaşı şeklinde çukur kanatçıklara sahip dairesel kesitli kanalda taşınımla gerçekleşen ısı transfer miktarının arttırılması amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda, pasif ısı transfer arttırma metodu olarak gözyaşı şeklinde çukur kanatçık ile ferronanoakışkan (FNA) uygulamaları, aktif ısı transfer artırma metodu olarak ise sabit manyetik alan uygulamaları kullanılmıştır. Çalışmanın birinci aşamasında uygulanan metotlara ait parametrelerin ısı transferine etkisi sayısal yöntem kullanılarak belirlenmiştir. Sayısal analiz ANSYS Fluent 2020R2 programı ile gerçekleştirilmiştir. Bu bağlamda analizler; üç farklı çukur kanatçık boyutları (GY1, GY2, GY3), üç farklı çukur kanatçık adım aralığı (30, 40, 50 mm), üç farklı FNA hacimsel konsantrasyonu (φ=%0,0, %1,0 ve %2,0) ve üç farklı sabit manyetik alan şiddeti (B0=0,03, 0,016 ve 0,3T) durumlarında gerçekleştirilmiştir. Gerçekleştirilen çalışmalar türbülans akış şartlarında (10000≤Re≤50000) yürütülmüş, akışkanın sıkıştırılamaz ve Newtonyen olduğu kabul edilmiştir. Bunun yanında kanal dış yüzeyine q"=20 kW/m2 sabit ısı akısı tatbik edilmiştir. Sayısal yöntem sonucunda en iyi Performans Değerlendirme Kriterinin (PDK) GY3, P=50 mm ve φ=%2,0 durumunda elde edildiği tespit edilmiştir. En iyi PDK değerini sağlayan GY, P ve φ parametrelerinden faydalanılarak deneysel düzeneğin kurulumu yapılmıştır. Deneysel yöntemde kullanılan kanala GY3 boyutunda, P=50 mm aralıklarla çukur kanatçıklar soğuk pres makinesi yardımıyla işlenmiştir. Kanalda φ=%2,0 hacimsel konsantrasyon oranına sahip FNA'nın, türbülans rejim şartlarında akışı sağlanmıştır. Sayısal ve deneysel çalışmalar sonucunda B0 manyetik alan şiddetindeki artışın ortalama Nusselt sayısını (Nu) artırdığı tespit edilmiştir. En yüksek PDK değerinin B0=0,3T şartında elde edildiği tespit edilmiştir. Sayısal ve deneysel sonuçlar karşılaştırıldığında ortalama Nu, ortalama f ve PDK değerleri arasındaki farkların sırasıyla %4,63; %3,90 ve %2,55 oranlarında olduğu tespit edilmiştir. Tamamlanan çalışmaların ışığında çukur kanatçık, FNA kullanımı ve manyetik alan uygulamalarının birleşik etki oranları deneysel ve sayısal olarak sırasıyla Nu sayısında %55,41; %55,37 ve PDK değerlerinde %29,15; %32,45 olarak belirlenmiştir. Çalışmanın sayısal ve deneysel sonuçları literatürdeki çalışmalar ve korelasyonlar ile güçlü bir benzerlik göstermektedir.
Özet (Çeviri)
In this study, it is aimed to increase the amount of heat transfer by convection in a circular cross-section channel with teardrop-shaped dimple fins. As passive methods, tear-shaped dimpled fins and ferrofluid (FNF) applications were employed, while a constant magnetic field was used as an active method. In the initial phase of the study, the influence of parameters related to these methods on heat transfer was determined through numerical analysis using ANSYS Fluent 2020R2. Three distinct dimpled fin sizes (GY1, GY2, GY3), three different dimpled fin pitch intervals (30, 40, 50 mm), three FNF volume concentrations (φ = 0.0%, 1.0%, and 2.0%), and three constant magnetic field intensities (B0 = 0.03, 0.16, and 0.3 T) were analyzed under turbulent flow conditions (10000 ≤ Re ≤ 50000), assuming the fluid to be incompressible and Newtonian. A constant heat flux of q" = 20 kW/m² was applied to the outer surface of the channel. The numerical analysis revealed that the optimal Performance Evaluation Criterion (PEC) was achieved with GY3, P = 50 mm, and φ = 2.0%. Based on these optimal parameters, an experimental setup was constructed. The experimental channel was fabricated with GY3-sized dimpled fins at P=50 mm intervals using a cold press machine. FNF with a volume concentration of φ = 2.0% was circulated within the channel under turbulent flow conditions. Both numerical and experimental results indicated that increasing the constant magnetic field intensity (B0) enhanced the average Nusselt number (Nu). The highest PEC value was observed at B0 = 0.3 T. Comparison of numerical and experimental results showed discrepancies of 4.63% for average Nu, 3.90% for average f, and 2.55% for PEC. The combined effects of dimpled fins, FNF, and magnetic field applications resulted in Nu enhancements of 55.41% (experimental) and 55.37% (numerical), and PEC enhancements of 29.15% (experimental) and 32.45% (numerical). The numerical and experimental findings of this study demonstrate strong agreement with existing literature and correlations.
Benzer Tezler
- Gözyaşı desenli kanallarda ND+Fe3O4/Su-EG hibrit nanoakışkanın akış ve ısı transferi karakteristiklerinin sayısal olarak incelenmesi
Numerical investigation of flow and heat transfer characteristics of ND+Fe3O4/Su-EG hybrid nanofluid in teardrop shaped dimpled channels
ESRA SABAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
EnerjiKarabük ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ENGİN GEDİK
- Heat transfer enhancement in a tube by variable cross section twisted tape
Değişken kesitli bükümlü bant kullanarak bir boruda ısı transferinin iyileştirilmesi
HAKAN BUCAK
Doktora
İngilizce
2021
Makine MühendisliğiGaziantep ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ FUAT YILMAZ
- Gelişimsel kalça displazisinde göz yaşı figürünün oluşumu ve şeklinin tedavi sonucu ile ilişkisi
Relation between formation and the shape of teardrop figure and treatment outcome of developmental dysplasia of the hip
YUNUS ÇATAN
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2014
Ortopedi ve TravmatolojiDicle ÜniversitesiOrtopedi ve Travmatoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ARSLAN
- 6413 sayılı TSK Disiplin Kanunu uyarınca disiplin suç ve cezaları
Disciplinary offenses and penalties under the TSK Disciplinary Law No. 6413
CEREN TUZCU
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
HukukKTO Karatay ÜniversitesiKamu Hukuku Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CELAL IŞIKLAR
- Infantil dönemde normal timusun şekil ve boyut değişikliklerinin ultrasonografik incelenmesi
Başlık çevirisi yok
MİNE KIZILCAN
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
1992
Radyoloji ve Nükleer TıpSağlık BakanlığıRadyoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NEVİN I. TAMAÇ