Bir kanaldaki cebri akışla birlikte çoklu sentetik jetin ısı transferine etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect on heat transfer of multiplesynthetic jets addition to the cross flow in a channel
Yazar: BEKİR GÜNGÖR
Danışman: PROF. DR. ÜNAL AKDAĞ
Aksaray Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, bir yüzeyi sabit ısı akısıyla ısıtılan, kare kesitli kanal içerisindeki
zorlanmış çapraz akışa çoklu çarpan sentetik jet (sıfır kütle akılı) ilavesiyle ısı transferi
deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Cebri kanal akışında, ana akışa çapraz olarak
yerleştirilen altı adet sentetik jetin dört farklı genlik ve altı farklı frekansta, ısı
transferine etkisi deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Bakır borulardan yapılmış
jetler, ana akış içerisine dikey olarak daldırılmış ve ısıtılan yüzeye (çarpma yüzeyine)
2 cm mesafe olacak şekilde yerleştirilmiş olup, ana akışın türbülanslı rejiminde ısı
transferine etkileri analiz edilmiştir. Farklı Reynolds sayılarında kanal giriş
çıkışlarında ve ısıtılan yüzey üzerinde ısıl-çiftlerle sıcaklık ölçümleri yapılmıştır. Bu
sıcaklıklar yardımıyla, ısı transferinin bir göstergesi olan Nusselt sayıları
hesaplanmıştır. Isı transferi mekanizmasını açıklayabilmek için Sayısal Akışkanlar
dinamiği (HAD) kullanarak problem sayısal olarak da modellenmiştir. Deneysel
girdiler esas alınarak yapılan sayısal çözümler vasıtasıyla anlık akış görüntüleri elde
edilmiş olup fiziksel mekanizma yorumlanmaya çalışılmıştır. Boş kanal ile yapılan
karşılaştırmalarda sentetik jet ilavesinin ısı transferinde önemli artışlara sebep olduğu
gözlenmiştir. Isı transferindeki artışla birlikte basınç kayıpları da hesaplanarak birlikte
analiz edilmiş olup, sonuçlar performans katsayısı şeklinde boyutsuz akış
parametrelerine bağlı olarak verilmiştir. Bir miktar basınç kaybı olmasına rağmen ısı
transferinde kayda değer artışların olduğu gözlemlenmiştir.
Anahtar kelimeler: Çoklu Sentetik Jet, Cebri Konveksiyon, Kanal Akışı, Isı Transferi
İyileştirme.

Abstract:
In this study, heat transfer from a surface having constant heat flux in a square-section
channel by adding multiple impinging synthetic jets (zero mass-flux) to the forced
cross flow was investigated experimentally and numerically. In forced channel flow,
the effect of six synthetic jets placed crosswise to the main flow on the heat transfer at
four different amplitudes and six different frequencies experimentally and numerically
investigated. Jets made of copper pipes are vertically immersed in the main flow and
placed at a distance of 2 cm from the heated surface (impact surface), and their effects
on heat transfer in the turbulent regime of the main flow are analyzed. Temperature
measurements were made with thermocouples at different Reynolds numbers at the
channel inlets and outlets and on the heated surface. Nusselt numbers, which are an
indicator of heat transfer, were calculated based on these measured temperatures. In
order to explain the heat transfer mechanism, the problem was also simulated
numerically using Computational Fluid Dynamics (CFD). Instantaneous flow images
were obtained through numerical solutions based on experimental inputs, and the
physical mechanism was tried to be interpreted. In comparisons with the smooth
channel, it was observed that the addition of synthetic jet caused significant increases
in heat transfer. Along with the increase in heat transfer, pressure losses were
calculated and analyzed together, and the results were given in the form of coefficient
of performance depending on the dimensionless flow parameters. Although there is
slightly increase in pressure loss, it has been observed that there are significant
increases in heat transfer.
Keywords: Multiple Synthetic Jet, Forced Convection, Channel Flow, Heat Transfer
Enhancement.