Yarım koni ve trapezoidal vorteks üreteçlerinden oluşan hibrit vorteks üreticinin ısıl performansının deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation of the thermal performance of a hybrid vortex generator composed of half-cone and trapezoidal vortex generators
- Tez No: 993204
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET DOĞAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Isı akışı, Isı transferi, Vorteks, Heat flow, Vortex
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yozgat Bozok Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, koni ve trapezoidal vorteks üreticilerin birleşiminden oluşan hibrit bir vorteks üreticinin, dikdörtgen kesitli bir kanalda ısı transferi üzerindeki etkileri deneysel olarak incelenmiştir. Deneyler aynı test düzeneğinde gerçekleştirilmiş; bakır plaka yüzey sıcaklıkları, akışkan giriş–çıkış sıcaklıkları, akış hızı ve basınç düşümü ölçülerek veriler elde edilmiştir. Bu veriler kullanılarak Nusselt sayısı (Nu), sürtünme faktörü (f) ve ısıl iyileşme faktörü (TEF) hesaplanmıştır. Deneylerin ilk aşamasında hibrit vorteks üretici, ortak aşağı doğru akış (CFD) yapısında 15°, 30°, 45° ve 60° hücum açıları ile; ortak yukarı doğru akış (CFU) yapısında ise 30° ve 45° hücum açıları için test edilmiştir. Akış yapıları ve hücum açıları karşılaştırıldığında, CFD akış yapısı ve 30° hücum açısında yaklaşık 1.13 ile en yüksek TEF değeri elde edilmiş ve bu koşul sonraki geometrik modifikasyonlar için temel akış yapısı olarak seçilmiştir. Isı transferini artırırken basınç düşüşünü azaltmak amacıyla hibrit geometri üzerinde %25 ölçekle küçültme, %25 ölçekle büyütme ve alt trapezoidal parçanın yüksekliğinin azaltılması gibi düzenlemeler yapılmıştır. %25 küçültülmüş hibrit geometri, basınç düşüşünde önemli bir azalma sağlarken Nusselt sayısında belirgin bir artış oluşturmamış, ancak TEF değerini 1.15'e kadar yükseltmiştir. Alt trapezoidal parçanın yüksekliğinin yarıya indirilmesi durumunda TEF yaklaşık 1.1 seviyesinde kalmıştır. %25 büyütülmüş hibrit geometride ise artan sürtünme katsayısı nedeniyle TEF değeri 1.07'ye düşmüştür. Hibrit vorteks üreticinin kanal içindeki yerleşiminin etkisini incelemek amacıyla yapılan çalışmalarda, tabana koni ve üstte trapezoidal yapı yerleştirildiğinde sürtünme direncinde yaklaşık %40 azalma sağlanmış; ancak ısı transferindeki düşüş nedeniyle TEF değeri 1.09 olarak belirlenmiştir. Son aşamada yalnızca koni ve yalnızca trapezoidal parçalar ayrı ayrı test edilmiş, düşük sürtünme katsayısı elde edilmesine rağmen Nusselt sayısında artış gözlenmemiştir. Sonuçlar, uygun akış yapısı, hücum açısı ve geometrik düzenlemelerle hibrit vorteks üreticilerin kanal içi ısı transferini artırmada etkili bir yöntem sunduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
In this study, the effects of a hybrid vortex generator formed by combining conical and trapezoidal vortex generators on heat transfer in a rectangular duct were experimentally investigated. Experiments were performed using the same test rig, where copper plate surface temperatures, fluid inlet–outlet temperatures, flow velocity, and pressure drop were measured. Based on these measurements, the Nusselt number (Nu), friction factor (f), and thermal enhancement factor (TEF) were evaluated.In the first stage, the hybrid vortex generator was tested at angles of attack of 15°, 30°, 45°, and 60° under the common flow down (CFD) configuration, and at 30° and 45° under the common flow up (CFU) configuration. Among the tested conditions, the CFD configuration with a 30° angle of attack yielded the highest TEF of approximately 1.13 and was therefore selected as the reference case for subsequent geometric modifications.To enhance heat transfer while reducing pressure drop, several modifications were applied to the hybrid geometry, including 25% scaling down, 25% scaling up, and reducing the height of the lower trapezoidal section. The 25% scaled-down geometry significantly reduced the pressure drop without a notable increase in the Nusselt number, resulting in a TEF of up to 1.15. Halving the height of the lower trapezoidal part maintained the TEF at approximately 1.1. In contrast, the 25% scaled-up geometry led to an increased friction factor, reducing the TEF to 1.07.The effect of the hybrid vortex generator placement within the duct was also examined. Positioning the cone at the bottom and the trapezoidal structure at the top reduced friction resistance by about 40%; however, the corresponding decrease in heat transfer resulted in a TEF of 1.09. Finally, tests conducted using only the conical or only the trapezoidal elements showed low friction factors but no improvement in the Nusselt number. Overall, the results demonstrate that hybrid vortex generators can effectively enhance in-duct heat transfer when appropriate flow configuration, angle of attack, and geometric modifications are employed.
Benzer Tezler
- İçten yanmalı motorlarda silindir içi hava akımının yanma performansı ve eksoz emisyonları üzerine etkilerinin teorik olarak incelenmesi
Theoritical investigation of in-cylinder air flow effects on combustion performance and exhaust emissions in internal combustion engines
MAHMUT KAPLAN
Doktora
Türkçe
2017
Makine MühendisliğiOndokuz Mayıs ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MUSTAFA ÖZBEY
- Yerküre üzerinde kara parçalarının dağılımı
Distribution of land masses on the earth
MÜGE ŞENEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Coğrafyaİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENGİZHAN İPBÜKER
- Anadolu'da dairesel kesitli pişmiş toprak lahitler
Terracotta sarcophagi with a circular section in Anatolia
DEFNE KUCUR
- Yarı sürekli fonksiyonların proximal subgradientleri
Proximal subgradients of semicontinuous functions
GONCA YILDIRIMER