İç yüzeyinde engeller bulunan dairesel kanal içerisinde türbülanslı akış ve ısı transferinin sayısal olarak incelenmesi
The investigation of fully having baffles on its inner surface turbulent flow and heat transfer in circular duct
Yazar: ERKAN KIZILIRMAK
Danışman: YRD. DOÇ. DR. OĞUZ TURGUT
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Dairesel bir kanal içerisine yerleştirilen kanatçık geometrisinin ısı transferine ve sürtünme faktörüne etkisi en önemli parametrelerden biridir. Yapılan çalışmada akış geometrisi, ağ yapısı ve sayısal çözümleme Ansys 12.0.1 paket programı kullanılarak hidrodinamik olarak tam gelişmişliği sağlandıktan sonra, ısıl olarak gelişmekte olan türbülanslı akış şartlarında, kanatçık sayısı (n), kanatçık açısı (?), kanatçıklar arası mesafe (s) ve akışkan hızı değiştirilerek Nusselt sayısı ve sürtünme faktöründeki değişim incelenmiştir. Çözümlerde akışkan olarak hava kullanılmış ve Prandtl sayısı 0,7 alınmıştır. Temel korunum denklemleri kararlı rejimde, 3 boyutlu akış şartlarında çözülmüştür. Türbülans modeli olarak k-? Standart modeli kullanılmıştır. Akış şartları için elde edilen Nusselt sayısı (Nu) ve sürtünme faktörü (f) değerleri Reynolds sayısına bağlı olarak Nu=aReb ve f=cRed,şeklinde kolerasyonlar ile ifade edilmiştir. Yapılan sayısal çözümlemede elde edilen sonuçlar deneysel sonuçlarla uyumluluk göstermiştir. Kanatçıksız durumda Nusselt sayısı ve sürtünme faktörü en düşük değerleri almış, kanatçık eklenmiş durumda ise kanatçık sayısının, açısının ve kanatçıklar arası mesafenin artmasıyla Nusselt sayısının ve sürtünme faktöründeki değişimler incelenmiştir. Ayrıca Reynolds sayısının artışı Nusselt sayısında ve sürtünme faktöründe artışa neden olmuştur.Anahtar Kelimeler : ?ç akı?, türbülans, kanatçık, ısı transferi, Ansys

Abstract:
Effect of baffle geometry placed in a circular pipe is one of the most important parameter in investigating heat transfer and friction factor. In this study, flow geometry, mesh structure and numerical analysis were investigated by using ANSYS 12.0.1 package software program, after establishing hydrodynamically fully developed condition, change of Nusselt number and friction factor have been investigated for different number of baffle (n), baffle angle (?), distance between baffles (s) and fluid velocity in thermally developing turbulent flow conditions. In solutions air is used as a fluid, and Prandtl number is taken 0.7; the governing equations are solved in 3-dimensional flow conditions in uniform regime. The standard k-? turbulence model is used as a model. For flow conditions, Nusselt number and friction factor valuesare expressed as functions of Reynolds number in the form of Nu=aReb and f=cRed. Present results are compared with the literature results. It is seen that Nusselt number and friction factor obtained from numerical study have the lowest values for a smooth circular duct. However, it is also seen that Nusselt number and friction factor increase with increasing number of baffle (n), baffle angle (?), and distance between baffles (s). Nusselt number and friction factor increase with increasing Reynolds numbers as well.Key Words : Internal flow, turbulent, baffle, heat transfer, Ansys