Nanopartikül şekil etkisinin ve iletken köşe bölmesinin nanoakışkanla dolu bir kavitede doğal taşınıma etkisinin sayısal analizi
Effect of the nanoparticle shape and conducting corner partition on the natural convection in a nanofluid filled square cavity
Yazar: ASLI AKYOL İNADA
Danışman: DOÇ. DR. FATİH SELİMEFENDİGİL
Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Termodinamik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Doğal taşınım = Natural convection ; Isı geçişi = Heat transfer ; Nanopartiküller = Nanoparticles

Özet:
Bu tez çalışmasında farklı nanopartikül şekillerine sahip nanoakışkan ile köşe bölmeli kare boşluk içerisinde doğal konveksiyonunun sayısal incelenmesi yapılmıştır. Çalışmada amaçlanan elektronik ekipmanların soğutulması, güneş kollektörleri, gıda, tekstil ve kimya endüstrisi gibi termal mühendislik uygulama alanı olan konularda ısı ve akış özelliklerini etkilemek; ısı transfer miktarını mevcutta kullanılan pasif yöntemler ile iyileştirmektir. Özellikle son yıllarda ısı transferi akışkanında kullanımı yaygınlaşan nanopartiküllerin eklenmesi, nanoteknolojinin termal mühendislik problemlerine uygulanması yaygınlaşmıştır. Bu çalışma kapsamında nanopartikül temel ısı transfer akışkanı olan suya eklenmiştir. Çalışmada ayrıca küresel şekil dışındaki nanoparçacıklarda kullanılmıştır. Bu sayısal incelemenin çözümleri Comsol programında sonlu elemanlar yöntemi ile gerçekleştirilmiştir. Nanoakışkan olarak SiO2 – Su, partikül şekli olarak silindirik, küresel, brick ve blade tipleri kullanılmıştır. Isı transfer özellikleri ve akışkan karekteristikleri eş akış eğrilerinin, eş sıcaklık alanlarının, lokal ortalama Nusselt sayısının değişiminin verdiği sonuçlara göre tayin edilmiştir. Eş akış eğrileri ve sıcaklık alanları, farklı Rayleigh değerlerinde ve farklı nanopartikül hacim oranlarında değişen köşe bölmesi yarıçapına göre incelenmiştir. Bu analiz sonuçlarına göre ısı transferini etkileyen temel parametreler incelenmiş, ısı transferi açısıdan uygun olan parametrik kombinasyonlar belirlenmiş, elde edilen sonuçlar tartışılmıştır. 

Anahtar Kelimeler: Nanopartikül, nanopartikül şekli, ısı transferi, doğal konveksiyon, pasif iyileştirme metodu, köşe bölmesi, sonlu elemanlar yöntemi.

Abstract:
In this study, numerical analysis of natural convection in square cavity with corner partition and nanofluids of different particle shapes were performed. Passive techniques are used to improve the heat transfer characteristics such as in solar collectors, food, textile and chemical industry and electronic equipment cooling. Recently, the use of nanoparticles in heat transfer fluids has become widely applied in many thermal engineering problems. In this study, nanoparticles of different shapes were used in water to study their effects on the fluid flow and heat transfer characteristics for the natural convection in a corner partitioned cavity. A commercial code COMSOL which is based on finite element method was used to solve the resulting governing equations. SiO2 - water nanofluid with cylindrical, spherical, brick and blade types in particle shapes were utilized. Streamlines, isotherms, local and average Nusselt number plots were used for determine the change of fluid flow and heat transfer characteristics. Effects of various pertinent parameters on the thermal performance of the system were determined. 

Keywords: Nanoparticle, nanoparticle shape, heat transfer, natural convection, passive method, corner partition, finite element method.