Hibrit oluklu kanallarda kanatçıkların akış ve ısı transferine etkisinin sayısal incelenmesi
Numerical investigation of the effect of winglets on flow and heat transfer in hybrid corrugated channels
- Tez No: 947967
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SELMA AKÇAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Çankırı Karatekin Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 116
Özet
Bu çalışmada, hibrit dalgalı kanallarda kanatçıkların akış ve ısı transferi üzerindeki etkisi sayısal olarak incelenmiştir. Sayısal çalışma, Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) tabanlı ANSYS Fluent programı ile gerçekleştirilmiştir. Taşınım eşitliklerinde hız ve basınç ilişkisi SIMPLE algoritması ile çözülmüştür. Çalışmada ilk önce kanatçıksız hibrit dalgalı kanalların akış ve ısı transferi araştırılmıştır. Hibrit dalgalı kanallar, dikdörtgen dalga profiline ilave edilen üçgen, trapez ve dairesel geometriden oluşan üç farklı dalga profilinden oluşmaktadır. Böylece, dikdörtgen-üçgen (DÜ), dikdörtgen-dairesel (DD) ve dikdörtgen-trapez (DT) profilleri içeren üç faklı hibrit dalgalı kanal tasarımı dikkate alınmıştır. Sonuçlar dikdörtgen dalgalı kanal akışı ile karşılaştırılmıştır. Dalgalı kanalların yüzeyleri sabit bir sıcaklıkta (Tw = 380K) tutulmuş ve Reynolds sayısı 2000 ≤ Re ≤ 10000 aralığında değiştirilmiştir. Her bir hibrit kanal tasarımı için akış ve ısı transferi karakteristikleri analiz edilmiş ve Nusselt sayısı (Nu), sürtünme faktörü (f), basınç düşüşü (𝛥P) ve performans faktörü (PF) hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlar, dikdörtgen- trapez (DT) hibrit dalgalı kanalda en iyi performans faktörünün sağlandığını göstermiştir. Bu nedenle DT hibrit kanal içerisine V tipi, Y tipi ve V-Y tipi (hibrit tip) olmak üzere üç farklı kanatçık yerleştirilmiş ve akış ve ısı transferine etkileri analiz edilmiştir. Analizlerde, kanatçıksız Düz kanal ile DT- hibrit dalgalı kanal karşılaştırıldığında, Nu yaklaşık 4,9 kat artış sağlarken basınç düşüşü yaklaşık 15,8 kat artmıştır. Hibrit oluklu kanallar üniform dikdörtgen oluklu kanala kıyasla basınç düşüşünde önemli bir artış olmadan daha yüksek ısı transferi sağlamıştır. Kanatçıkların varlığında, en yüksek ısı transferi V tipi kanatçıklı DT hibrit dalgalı kanalda elde edilirken (Nu = 73,90), en düşük basınç kaybının Y tipi kanatçıklı kanalda meydana geldiği gözlenmiştir (ΔP = 259,39 Pa). En iyi performans faktörü (PF) kanatçıksız DT kanalda bulunurken (PF = 2,95); kanatçıklı kanalda PF, Reynolds sayısındaki artışla birlikte düşme eğilimi göstermiştir. Elde edilen bulgular hem ısı transferi hem de akış direnci dikkate alınarak tasarlanacak kanallarda, kanatçık tipinin ve kanal geometrisinin birlikte değerlendirilmesi gerektiğini ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
In this study, the effect of winglets on the flow and heat transfer in hybrid wavy channels is investigated numerically. The numerical study was carried out with the ANSYS Fluent program based on Computational Fluid Dynamics (CFD). The velocity and pressure relationship in the transport equations was solved by the SIMPLE algorithm. Firstly, the flow and heat transfer of hybrid wavy channels without winglets were investigated in the study. Hybrid wavy channels consist of three different wave profiles consisting of triangular, trapezoidal and circular geometries added to the rectangular wave profile. Thus, three different hybrid wavy channel designs including rectangular-triangular (DU), rectangular-circular (DD) and rectangular-trapezoidal (DT) profiles were considered. The results were compared with the rectangular wavy channel flow. The surfaces of the wavy channels were kept at a constant temperature (Tw = 380K) and the Reynolds number was varied in the range of 2000 ≤ Re ≤ 10000. For each hybrid channel design, the flow and heat transfer characteristics were analyzed and the Nusselt number (Nu), friction factor (f), pressure drop (𝛥P) and performance factor (PF) were calculated. The results showed that the best performance factor was provided in the rectangular-trapezoidal (DT) hybrid corrugated channel. Therefore, three different winglets, namely V type, Y type and V-Y type (hybrid type), were placed in the DT hybrid channel and their effects on the flow and heat transfer were analyzed. In the analyses, when the flat channel without winglets was compared with the DT-hybrid corrugated channel, Nu increased by approximately 4.9 times while the pressure drop increased by approximately 15.8 times. The hybrid corrugated channels provided higher heat transfer without a significant increase in pressure drop compared to the uniform rectangular corrugated channel. In the presence of winglets, the highest heat transfer was obtained in the DT hybrid wavy channel with V-type winglets (Nu = 73.90), while the lowest pressure loss was observed in the channel with Y-type winglets (ΔP = 259.39 Pa). The best performance factor (PF) was found in the DT channel without winglets (PF = 2.95), while in the channel with winglets, the PF tended to decrease with the increase in Reynolds number. The findings show that in channels to be designed considering both heat transfer and flow resistance, the winglet type and channel geometry should be evaluated together.
Benzer Tezler
- Çukur kanatçıklı kanal içindeki nanoakışkan akışına etkiyen manyetik alanın ısı transferi ve akış karakteristiği üzerine etkilerinin deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation into effects of magnetic field on heat transfer and flow characteristics of nanofluid flow in a dimpled tube
MEHMET GÜRDAL
- Mikro/nano kanallı iletken PCL/PLGA polimerik iskelelerinde nöral hücre davranışlarının araştırılması
Investigation of neural cell behaviors on micro/nano channeled conductive PCL/PLGA polymeric scaffolds
ASEL AYDEĞER
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Tıbbi Biyolojiİstanbul Medipol ÜniversitesiTıbbi Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İLYAS ÖZÇİÇEK
- Batarya termal yönetim sisteminde yenilikçi yaklaşımlar: Gözenekli kanal ve nanoakışkan kullanılması
Innovative approaches in battery thermal management systems: Using porous channel and nanofluid
AYKUT CAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiManisa Celal Bayar ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATİH SELİMEFENDİGİL
- Design and analysis of a floating solar PV smart controller with hydroelectric power plant in Haditha dam
Haditha barajında hidroelektrik santralli yüzer güneş PV akıllı denetleyici tasarımı ve analizi
DHAIGHAM ABDULRAZZAQ IBRAHIM IBRAHIM
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAltınbaş ÜniversitesiElektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OSMAN NURİ UCAN