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: Belirtilmemiş.
- 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: 88
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
- Güneş enerjisiyle tarımsal ürünlerin kurutulmasında kullanılacak endüstriyel kurutucu tasarımı
Başlık çevirisi yok
HAKKI AYVAZ
- Kalsiyum klorür hekzahidratın ( CaCl2 - 6H2O ) silindirik depolayıcıda ısı kapasitesinin deneysel olarak incelenmesi
Investigation of heat capacity of calcium chloride hexahydrade ( CaCl2 - 6H2O )in A cylindirical heat storage container experimantaly
MİTHAT AKGÜN
Yüksek Lisans
Türkçe
1994
Makine MühendisliğiKaradeniz Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ALİCAN DALOĞLU
- Yeni tip doğrudan değmeli kurutucunun geliştirilmesi ve reyhan (Ocimum basilicum L.) bitkisini kurutma performansının belirlenmesi
The development of a new contact dryer and determination of its performance of drying basil (Ocimum basilicum L.)
EMEL İNAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
ZiraatGaziosmanpaşa ÜniversitesiTarım Makineleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEFA TARHAN
- Nano mineralojik akışkanların termofiziksel özellikleri ve ısıl sistemdeki performansa etkisi
Performance effect of thermal system and thermophysical properties of nano mineralogic fluids
UĞUR KARAKAYA
Doktora
Türkçe
2018
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN GÜRÜ
- Silindirik boruda karlanmanın ısı transferine etkisinin deneysel incelenmesi
Experimental investigation of the effect of frost formation on heat transfer in cylindrical pipe
ALİ SERGEN ERYENİLMEZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiHitit ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İRFAN KURTBAŞ