Farklı düzlemler üzerine çarpan jetlerin akış ve ısı transfer analizleri
Numerically investigation of the heat transfer from different types of planes to an impinging jets
Yazar: ABDULLAH BÖLEK
Danışman: DOÇ. DR. SEYFETTİN BAYRAKTAR
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Günümüzde sayısal yöntemler mühendislik problemlerinin çözümünde yaygın olarak kullanılırlar. Bunun nedeni, sayısal çalışmaların deneysel çalışmalara göre hem ekonomik hem de zaman açısından daha avantajlı olmasıdir. Çarpan jet akışları, son yıllarda üzerinde önemli ölçüde çalışmalar yapılan bir konudur. Yüksek ısı transfer oranına sahip olduklarından dolayı endüstride yaygın olarak kullanılırlar. Çarpan jetlerin ısı transfrer karakteristiklerine olan bu ilgi, çarpan jetlerin gaz türbinlerinde ve elektronik parçalarda ısınan parçaların soğutulmasında, tekstil ve kağıt ürünlerinin kurutulması gibi bir çok mühendislik uygulamalarında ki kullanımından kaynaklanır. Ayrıca, kütle transferinde de etkili olduklarından maden havalandırılmasında, tünel operasyonlarında, boya spreylerinde de tercih edilirler.

Bu çalışmada, jetlerin farkli düzlemler üzerine çarptırılmasıyla oluşan akış yapıları ve bunların ısı transferi  üzerindeki etkileri farklı Reynolds  sayıları ve jet-çarpma düzlemi mesafeleri için incelenmiştir. Akışkan yoğunluğundaki değişimleri gözlemleyebilmek için üç farklı metod uyarlanmıştır. Hesaplama ortamı ICEM programında modellenmiş ve daha sonra Ansys Fluent programında analizler gerçekleştirilmiştir. Oluşturulan ağ örgüleri ve türbülans modelleri arasından en uygun olanı belirlenmiştir. Veriler yapılmış olan bir çalışmadan elde edilen sonuçlarla kıyaslanmıştır.

Sonuç olarak çarpan jet akışlarında Re sayısıyla Nu sayısı arasında doğru bir orantı olduğu görülmüştür. Maksimum ısı transfer oranı H/D parametresinin 6 olduğu ve Re sayısının 20000 olduğu durumda elde edilmiştir. Sürtünme katsayısı ile Re sayısı arasında ters bir korelasyon olduğu gözlemlenmiştir.

Abstract:
Nowadays numerical methods have been generally used to solve engineering problems. This is because numerical methods more economical than the experimental study and more beneficial in terms of time. In the last decades significant studies have been carried on the impinging jets. This impinging jets widely used in industry because of they have high heat transfer rate. To interest of studying this heat transfer mechanism through impinging jets is owing to its many engineering applications such as the drying of textile and paper products, cooling of electronic parts, cooling of gas turbine blades etc.In addition impinging jets are also effective on the mass transfer, they are use in main ventilation, tunnel operation and also in paint spray.

In this study impinging jets have been investigated numerically on the different types of planes to observe heat transfer mechanism and flow structure around them for different Re numbers and several jet-target surface distances. In order to detect the alteration on fluid density, three different approaches have been adjusted. The experimental setup drawing and meshing in ICEM CFD programme and then analyzis made by FLUENT. In generated meshs and turbulence models the best have been selected.  Parameters according to the plane made by comparing the results obtained from the study will be proposed.

Consequently, in impinging jets, the correlation between the Re number and Nu number has been detected. Maximum heat transfer rate has been obtained when Re number equals to 20000 and H/D commensurates to 6. The correlation has been observed between friction coefficient and Re number.