Boruda ısıtıcı yüzey üzerine yerleştirilen yenilikçi vorteks üretici tasarımlarının geko türbülans modeli ile ısıl performansının sayısal analizi
Numerical investigation of the thermal performance of innovative vortex generator designs placed on the heated surface in a pipe with the geko turbulence model
- Tez No: 950716
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ HÜSEYİN ZAHİT DEMİRAĞ, DR. ÖĞR. ÜYESİ ATİLA ABİR İĞCİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Isı akışı, Isı transferi, Heat flow
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yozgat Bozok Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, hidrolik çapı, Dh=0.052 m olan sabit ısı akısı (q"=600 W/m^2) sınır şartları altındaki bir boru içerisinde taşınım ısı transferini artırmak amacıyla kullanılan uzunlamasına vorteks üreticilerin (LVG) termo-hidrolik performansı, Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) yöntemiyle Re=5000-20000 aralığında analiz edilmiştir. Çalışmanın temel amacı, referans olarak kabul edilen delta kanatçık (Delta Winglet, DW) geometrisinden türetilen dört farklı yenilikçi tasarımın (DWG45-DWL30, HVG18, NIDW, 30-30 BDW) ısı transferi ve Darcy sürtünme faktörü (f) üzerindeki etkilerini karşılaştırmalı olarak değerlendirmektir. Bu doğrultuda, karmaşık akış simülasyonlarındaki esnekliği ve uyarlanabilirliği ile bilinen (GEneralized K-Omega) GEKO türbülans modeli vorteks üreticili türbülanslı iç akışların analizinde literatürde nispeten sınırlı kullanımı nedeniyle tercih edilmiştir. Bu doğrultuda, modelin performansı, literatürde yaygın olarak kullanılan geleneksel RANS (Reynolds-Averaged Navier-Stokes) tabanlı türbülans modelleriyle sistematik olarak karşılaştırılmış ve değerlendirilmiştir. Bu kapsamda yürütülen makro ölçekli deneysel doğrulama çalışmaları neticesinde CSEP=2.25 parametresi için kalibre edilen GEKO türbülans modeli ile, Nusselt (Nu) sayısı ve Darcy sürtünme faktörü (f) açısından, diğer RANS tabanlı türbülans modelleri ile karşılaştırıldığında deneysel verilerle daha düşük sapma oranları elde edilmiştir. Ayrıca, Re=15000 için yürütülen yerel ölçekli analizlerde de benzer bir modelleme başarımı sergilemiştir. Yenilikçi tasarımların karşılaştırılması sonucunda, NIDW (Novel Inclined Delta Winglet) tasarımının hem ısı transferi hem de sürtünme faktörü açısından belirgin bir üstünlük sergilediği tespit edilmiştir. Re=5000'de, Nu/Nu0=1.688 ile en yüksek ısı transferi artışı ve TEF=1.298 ile en yüksek Isıl İyileştirme Faktörü elde edilmiştir.
Özet (Çeviri)
In this study, the thermo-hydraulic performance of Longitudinal Vortex Generators (LVGs) employed to enhance convective heat transfer in a circular tube with a hydraulic diameter of Dh=0.052 m, under a constant heat flux boundary conditions (q''=600W/m^2), is numerically analyzed using the Computational Fluid Dynamics (CFD) method in the range of Re=5000-20000. The main objective of the study is to perform a comparative evaluation of the effects of four innovative vortex generator designs (DWG45-DWL30, HVG18, NIDW, 30-30 BDW) derived from the reference delta winglet (DW) geometry in terms of heat transfer and Darcy friction factor (f). In this context, the (GEneralized K-Omega) GEKO turbulence model which is recognized for its flexibility and adaptability in complex flow simulations, is employed due to its relatively limited application in the analysis of VG-enhanced turbulent internal flows. The modeling performance of GEKO is systematically evaluated and benchmarked against conventional RANS (Reynolds-Averaged Navier–Stokes) turbulence models commonly utilized in the literature. As part of the macro-scale experimental validation studies, the GEKO turbulence model calibrated with the parameter CSEP=2.25, demonstrated lower deviation rates from experimental results in terms of both Nusselt number (Nu) and Darcy friction factor (f) compared to other RANS-based models. Additionally, local-scale validation at Re=15000 showed similarly high modeling accuracy. Among the configurations evaluated, the NIDW (Novel Inclined Delta Winglet) design exhibited a clear advantage in both heat transfer enhancement and pressure drop. At Re=5000, the highest heat transfer enhancement of Nu/Nu0=1.688 and the highest Thermal Enhancement Factor (TEF) of 1.298 are achieved.
Benzer Tezler
- Yatay boru üzerindeki havuz kaynamanın incelenebileceği deney düzeneği tasarımı ve aseton için havuz kaynamanın deneysel olarak incelenmesi
Experimental setup design for pool boiling on horizontal tube and experimental investigation of pool boiling of acetone
RESUL YILDIZ
- Güneş enerjisiyle tarımsal ürünlerin kurutulmasında kullanılacak endüstriyel kurutucu tasarımı
Başlık çevirisi yok
HAKKI AYVAZ
- Farklı açılarda dizayn edilmiş gövde-boru tipli ısı değiştiricilerde sütün pastörizasyonunda oluşan kirlenme dirençlerinin incelenmesi
Investigation of fouling resistances which are formed during milk pasteurization in shell and tube heat exchangers designed at different angles
ÖZLEM KORKUT
- Experimental and numerical investigation of momentum and heat transfer in open-cell metal foam subjected to oscillating flow
Salınımlı akış koşullarında açık hücreli metal köpükte akış ve ısı geçişinin deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
ÖZER BAĞCI
- An Experimental study on cooling by an impinging air jet
Çarpan hava jeti yardımıyla düz bir yüzeyin soğutulmasının deneysel olarak incelenmesi
MURAT KIZILIRMAK
