Çukur kanatçıklı altıgen kanal içerisinde nanoakışkan kullanımının ısı transferine etkisinin sayısal olarak incelenmesi
Numerical investigation of the effect on heat transfer of using nanofluid in hexagonal cross-section channel with dimple fins
Yazar: ŞEYDANUR DİLEK CANVERDİ
Danışman: PROF. DR. KAMİL ARSLAN
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) = Computational fluid dynamics (HAD) ; Kanatçıklar = Blades ; Nanoakışkanlar = Nanofluids ; Türbülanslı akış = Turbulent flow

Özet:
Bu çalışmada, pürüzsüz yüzeyli altıgen kesitli bir kanal ile farklı çaplarda çukur kanatçıklar içeren altıgen kesitli kanallar içerisinden farklı hacimsel oranlara sahip, birbirinden farklı nanoakışkanların geçişi sağlanarak, akış ve ısı transferi karakteristiklerinin değişimi sayısal olarak incelenmiştir. Sayısal çalışmada, sonlu hacimler tekniği temelli ANSYS Fluent 18.2 ticari programı kullanılmıştır. Çalışmalar türbülanslı akış şartları için gerçekleştirilmiştir (10000≤Re≤60000). Çalışmada pürüzsüz ve üzerine farklı çaplarda çukur kanatçıklar (3 mm, 5 mm ve 7 mm) yerleştirilmiş altıgen kesitli kanallar kullanılmıştır. Dışbükey çukur kanatçıklar altıgen kesitli kanalın her bir yüzeyinde on adet olmak üzere konumlandırılmıştır. Çalışma kapsamında saf su ile birlikte CuO/su, Al2O3/su nanoakışkanları ve Al2O3-
CuO/su hibrit nanoakışkanı çalışma akışkanı olarak kullanılmıştır. Nanoakışkanların nanoparçacık hacimsel oranları sırasıyla %1, %2, %3 ve %4 şeklinde alınmıştır. Elde edilen sonuçlara göre Reynolds sayısının, nanoparçacık hacimsel oranının, çukur kanatçık çapının ve nanoakışkan tipinin altıgen kesitli kanal içerisindeki akış ve ısı transferine etkileri ortaya çıkarılmıştır. Nanoparçacık hacimsel oranının artışıyla kanal içerisinde taşınımla gerçekleşen ısı transferi miktarının arttığı, bununla birlikte basınç düşümü değerinin çok fazla değişmediği görülmüştür. Artan çukur
kanatçık çapı ile birlikte ısı transfer katsayı değerinin de doğru oranda arttığı ve en verimli çukur kanatçık çapının 7 mm'ye ait olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
In this study, the change of flow and heat transfer characteristics is numerically investigated by providing the channel of different nanofluids with different volumetric ratios through smooth surface hexagonal cross-section channel and
dimple fins of different diameters through the hexagonal cross-section channels. In the numerical study, ANSYS Fluent version commercial program based on finite volume technique is used. Studies is applied for turbulent flow (10000≤Re≤60000). In the study, smooth hexagonal cross-section channels and hexagonal cross-section channels with different diameters of dimple fins (3 mm, 5 mm and 7 mm) are used. Dimple fins are positioned as ten on each surface of the hexagonal cross-section channel. Within the scope of the study, CuO/water, Al2O3/water nanofluids and Al2O3-CuO/water hybrid nanofluid are used as working fluid together with pure water. The nanoparticle volumetric ratios of the nanofluids are taken as 1%, 2%, 3% and 4%, respectively. According to the results obtained, the effects of Reynolds number, nanoparticle volumetric ratio, dimple fin diameter and nanofluid type on the flow and heat transfer in the hexagonal channel are determined. It is observed that the convective heat transfer in the channel increased with the increase of the
nanoparticle volumetric ratio, but the pressure drop value did not change much. It is determined that the heat transfer coefficient value increased at the direct with the increasing dimple fin diameter, and the most efficient dimple fin diameter is 7 mm.