Altıgen kanatçıklı ısı alıcılarda çarpan jetle ısı ve akış karakteristiklerinin deneysel ve sayısal olarak belirlenmesi
Experimental and numerical analysis of heat and flow characteristics with impingement jet for optimized hexagonal finned heat sinks
Yazar: RIDVAN YAKUT
Danışman: PROF. DR. KENAN YAKUT
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Günümüzde enerji maliyeti ve tüketiminin hızla artması enerjinin verimli olarak kullanılmasını zorunlu hale getirmiştir. Bu nedenle endüstriyel uygulamalarda ısı geçişinin iyileştirilmesinin önemi bir kat daha artmıştır. Ayrıca kullanılan elektronik cihazların küçülmesi ve işlem hızlarının giderek artması, bu sistemlerden ısının hızlı bir şekilde uzaklaştırılmasını gerekli hale getirmiştir.  Yapılan çalışmalar sonucunda çarpan jetle ısı ve kütle geçişinde, daha az debi ve daha küçük ısı geçişi yüzey alanına ihtiyaç duyulduğu belirlenmiştir. Ayrıca hızlı, verimli ve ekonomik olarak uygulanabilen bir yöntem olduğu tespit edilmiştir. 
Bu çalışmada, rüzgar tünelinde Taguchi yöntemiyle, L18(21*37) ortogonal dizisine göre, optimize edilmiş Genel-2 ve Genel-3 olarak adlandırılan altıgen ısı alıcılarının çarpan jetle ısı ve akış karakteristikleri deneysel ve hesaplamalı akışkanlar mekaniği (HAD) paket programı ANSYS Fluent kullanılarak analiz edilmiştir. Sayısal analiz için çarpan jet analizlerinde en çok kullanılan altı türbülans modeli incelenerek deneysel çalışmaya en uygun k-? relizable türbülans modeli seçildi. Isı alıcılar için sayısal ve deneysel çalışmalar sabit lüle çapında, iki farklı h/d mesafesinde, altı akış hızında ve üç farklı kanatçık boyu için yapıldı. Deneysel ve sayısal olarak elde edilen Nu-Re ve Cpx,y- l/(l0/2) değişimleri incelenerek karşılaştırılmış ve ısı alıcılara ait korelasyonlar elde edilmiştir.

Abstract:
Nowadays, the rapid increase in energy costs and consumption, efficient use of energy have necessitated. Therefore, the importance of enhancing the heat transfer in industrial applications has increased still more. Furthermore, a reduction of the size and processing speed of electronic devices gradually increase, rapidly removing heat from these systems have required. As a result of the studies, applications of heat and mass transfer with impinging jets, the less the flow rate and a smaller heat transfer surface area have been found to required. In addition this method has been found to be rapid, efficient and economic method.
In this study, heat and flow characteristics with impingement jet of hexzagonal finned heat sinks which are named as General-2 and General-3, all of which have been optimized by using Taguchi method in the wind tunnel according to L18(21*37) orthogonal array, have been determined experimentally and analysed numerically by Ansys-Fluent CFD programme. Six of most commonly used turbulence models in the analysis of heat and mass transfer with impinging jets were examined and  k-? reliable turbulence model was chosen the most suitable for experimental study. The experimental and numerical studies were carried out for heat sinks by a nozzle diameter, for two different h/d distances, for 6 different flow rate and for 3 different fin heights. The variations of the  Nu-Re ve Cpx,y- l/(l0/2) were analysed and compared. Finally, heat transfer correlations obtained from experimental data and numerical simulation of impingement jet heat transfer.