Art arda dizili sonlu dairesel silindirlerin akışkan akışı ve ısı transferi incelemesi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ, MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: TEVFİK BERKER KOÇAK
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Zekeriya Altaç
Eş Danışman: Zerrin Sert
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bu çalışmada, eşit uzunluktaki sonlu dairesel silindirlerden üç boyutlu akış ve ısı transferi karakteristikleri sayısal olarak incelenmiştir. Dikdörtgen prizma şeklindeki hesaplama alanının alt duvarına (zemin düzlemi) dikey olarak art arda yerleştirilen D çapında 3D yüksekliğindeki (AR=3) sonlu silindirler hızı U∞ ve sıcaklığı T∞ olan serbest bir akışa maruz kalmaktadır. Silindirler arasındaki mesafe S=D, 2D, 4D olarak değiştirilmiştir. Sonlu silindirlerin yerleştirildiği hesaplama modelinin boyutları literatür araştırması ve yapılan doğrulama çalışması sonucunda 10D × (35+S)D × 6,5D olarak belirlenmiştir. Akış yönüne göre öndeki ve arkadaki silindir için her silindir yerleşim düzeninde dört farklı ısıl durum dikkate alınmıştır. Her iki silindirin de yalıtımlı olduğu Durum 1, öndeki silindir yalıtımlı iken, arkadaki silindir izotermal olduğu Durum 2, öndeki silindir izotermalken, arkadaki silindirin yalıtımlı olduğu Durum 3 ve her iki silindirin de izotermal olduğu Durum 4 incelenmiştir. Çalışma kapsamında yapılan hesaplamalı akışkanlar çözümlerinde akışkan hava (Pr=0,7) ve Re=20000'de olarak ele alınmıştır. Akıştaki türbülansı modellemek için SST k- türbülans modeli benimsenmiştir. İlk olarak, literatürde verileri mevcut olan 3B bir silindir ele alınarak doğrulama çalışması yapılmıştır. Doğrulama çalışmaları sonucunda %2 seviyesinde bir fark ile literatür CD değerlerine yakınsanmıştır. Akabinde art arda dizili üç-boyutlu (3B) iki silindir için akış çözümleri yapılarak türbülans alanları elde edilmiştir. Akış alanı boyunca ve her bir silindir yüzeyinde görülen ana türbülans ve akış karakteristikleri belirlenmiş ve tablo halinde şematize edilerek sunulmuştur. Bu görselleştirme silindirler üzerindeki akış yapısının nasıl gerçekleştiğini özet ve sade şekilde açıklamakla birlikte daha önce 3B sonlu art arda silindirler için ilk olması yönüyle literatüre önemli bir katkı sunmaktadır. İzotermal silindirler üzerindeki akışın ısı transferi etkileri, ortalama ve yerel Nusselt dağılımları kullanılarak değerlendirilmiş tablolaştırılmıştır. Akış alanı üzerinde düzensiz girdap kopmaları dolayısıyla S/D=1 durumunda Kármán caddesi oluşmazken, S/D=4 durumunda stabil bir Kármán caddesi oluştuğu tespit edilmiştir. Tüm durumlar için öndeki silindirde S/D=1 ve arkadaki silindirde ise S/D=4 durumunda en yüksek ısı transfer performansı oluştuğu tespit edilmiştir.