Eliptik çukur kanatçıklı kare kesitli kanalda nanoakışkan akışının termohidrolik performansa etkileri
The effects of nanofluid flow on the thermohydraulic performance in an elliptical dimpled square cross-section channel
- Tez No: 995381
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MEHMET GÜRDAL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kastamonu Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, pasif ısı transferi iyileştirme tekniklerinden biri olan eliptik çukur kanatçıklar ile yüzey modifikasyonu ile ZnO/H2O nanoakışkanının birleşik kullanımının, kare kesitli bir kanal içerisindeki termohidrolik performansa etkileri deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Araştırma, laminer akış rejimini (500 ≤ Re ≤ 2000) kapsamakta olup, 2000 W/m2 sabit ısı akısı sınır şartlarında yürütülmüştür. Referans düz test kanalı (DTK) ile karşılaştırmalı olarak, üç farklı adım oranına (P/b=20, 15 ve 10) sahip çukur kanatçıklı kanallar (ÇTK) test edilmiştir. Çalışma akışkanı olarak su ve %1,0 hacimsel konsantrasyonlu ZnO/H2O nanoakışkanı kullanılmıştır. Çalışmadaki sayısal analizler ANSYS Fluent yazılımı ile sonlu hacimler yöntemi, SIMPLE algoritması ve ikinci mertebeden ayrıklaştırma şemaları kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Ağ bağımsızlık testleriyle belirlenen 297.690 elemanlı model, deneysel verilerle Nusselt sayısı için ortalama %5,43 sapma oranıyla doğrulanmıştır. Elde edilen bulgular, Reynolds sayısı ve çukur kanatçık sıklığının artışıyla performansın belirgin şekilde iyileştiğini göstermiştir. Su deneylerinde, en sık kanatçık yapısına sahip P/b=10 geometrisi, Re=2000 değerinde Nusselt sayısını %21,63 artırırken, tüm aralıkta ortalama artış %16,37 olmuştur. Aynı koşullarda sadece nanoakışkan kullanımı, nanopartiküllerin yüksek iletkenliği ve Brownian hareketi sayesinde %22,78'lik bir artış sağlamıştır. Yöntemlerin sinerjik etkisi değerlendirildiğinde, P/b=10 geometrisi ve nanoakışkan kombinasyonu maksimum performansı sunmuş; Re=2000 noktasında Performans Değerlendirme Kriteri (PDK) 1,25 olarak hesaplanmıştır. Bu değer, sürtünme katsayısındaki %6,22 artışa rağmen, harcanan birim pompalama gücü başına %25 daha fazla ısı transferi elde edildiğini kanıtlamaktadır. Ayrıca P/b=10 geometrisi, daha seyrek olan P/b=20 yapısına kıyasla sistem verimliliğinde %11,87 ek iyileşme sağlamıştır. Sonuç olarak, önerilen hibrit yöntemin termodinamik açıdan verimli olduğu ve P/b=10 konfigürasyonunun optimum tasarım parametresi olduğu belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
In this thesis study, the effects of the combined use of ZnO/H2O nanofluid with surface modification using elliptical dimple fins, one of the passive heat transfer improvement techniques, on the thermohydraulic performance within a square-section channel were investigated experimentally and numerically. The research covers the laminar flow regime (500 ≤ Re ≤ 2000) and was conducted under constant heat flux boundary conditions of 2000 W/m2. Compared to the reference flat test channel (FTC), three different step ratios (P/b=20, 15, and 10) of dimpled test channels (DTC) were tested. Water and ZnO/H2O nanofluid with a 1.0% volume concentration were used as the working fluids. The numerical analyses in the study were performed using ANSYS Fluent software with the finite volume method, SIMPLE algorithm, and second-order discretisation schemes. The 297,690-element model, determined by mesh independence tests, was validated with experimental data with an average deviation rate of 5.43% for the Nusselt number. The findings showed that performance improved significantly with increasing Reynolds number and pit fin density. In water experiments, the P/b=10 geometry with the highest dimple density increased the Nusselt number by 21.63% at Re=2000, with an average increase of 16.37% across the entire range. Under the same conditions, the use of nanofluids alone provided a 22.78% increase due to the high conductivity and Brownian motion of the nanoparticles. When evaluating the synergistic effect of the methods, the combination of the P/b=10 geometry and nanofluid provided maximum performance; the Performance Evaluation Criterion (PEC) was calculated as 1.25 at Re=2000. This value proves that, despite a 6.22% increase in the friction coefficient, 25% more heat transfer was achieved per unit of pumping power expended. Furthermore, the P/b=10 geometry provided an additional 11.87% improvement in system efficiency compared to the less dense P/b=20 structure. Consequently, it has been determined that the proposed hybrid method is thermodynamically efficient and that the P/b=10 configuration represents the optimal design parameter.
Benzer Tezler
- Farklı kesitli çukur bölgede nanoakışkanların sayısal çözümleri
Numerical solutions of nanofluids in cavity flow with various aspect ratios
YÜCEL BALTÜRK
Doktora
Türkçe
2023
MatematikOndokuz Mayıs ÜniversitesiMatematik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İNCİ ÇİLİNGİR SÜNGÜ
PROF. DR. HÜSEYİN DEMİR
- Eğrisel sınırlı asimetrik kanallarda akışın ve ısı transferinin sayısal incelenmesi
Numerical investigation of flow and heat transfer in asymmetric channels with curvilinear boundaries
HAKAN FEHMİ ÖZTOP
Doktora
Türkçe
2003
Makine MühendisliğiFırat ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. İHSAN DAĞTEKİN
- Kayseri ve Nevşehir İllerinden sağlanan populasyon niteliğindeki yonca (Medicago sativa l.) hatlarının bazı morfolojik, biyolojik ve verim ile ilgili özelliklerinin belirlenmesi üzerinde bir araştırma
Başlık çevirisi yok
OĞUZHAN ALKOÇOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
ZiraatGaziosmanpaşa ÜniversitesiTarla Bitkileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. UĞUR BÜYÜKBURÇ
- Efficient parameter mapping for magnetic resonance imaging
Manyetik rezonans görüntüleme için verimli parametre haritalaması
KÜBRA KESKİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TOLGA ÇUKUR
- Bir eliptik denklem sınıfı için integral operatörler ve bir yansıma prensibi
Başlık çevirisi yok
AHMET KAÇAR