Üçgen silindirler etrafında tümleşik taşınımla ısı geçişi
Mixed convection heat transfer around triangular sylinders
Yazar: SARAH WARID KHORSHEED KHORSHEED
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ZERRİN SERT
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Bu çalışmada, serbest yüzey akış alanı içerisine girişten (10D) uzaklığında art arda yerleştirilen iki eşkenar üçgen silindir etrafında tümleşik taşınım ile ısı geçişi ve akışı iki boyutlu olarak analiz edilmiştir. Kanal 70D genişliğinde olup, eş kenar üçgenin bir kenarı D uzunluğunda arkadaki silindirin kanal çıkışı ile arası mesafe ise sabit 35D'dir. Art arda yerleştirilen üçgen kesitli silindirlerin arası mesafe 2D, 4D ve 6D olarak değiştirilip, silindirler arası mesafe değişiminin ısı geçişi ve akışı üzerine etkisi araştırılmıştır. Analizlerde silindirin bir kenarına göre tanımlanan Reynolds sayısı 100, 150 ve 200, Richardson sayısı ise 0, 1, 2, 4 olacak şekilde belirlenmiştir. Çalışmada viskozite etkilerini de inceleyebilmek için iki farklı Prandtl sayısında analizler yapılmıştır. Ele alınan akışkanlar hava (Pr=0.7) ve su (Pr=7) dur. Ayrıca çalışmada üçgen silindirlerin akış alma yönüne göre dört farklı konumu da ele alınmıştır. İki boyutlu zamana bağlı, süreklilik, momentum ve enerji denklemleri Boussinesq yaklaşımıyla Ansys - Fluent® ticari programı kullanılarak yapılmıştır. HAD analizinde çözüm algoritması olarak SIMPLE algoritması, momentum ve enerji denklemlerinde ise ikinci mertebeden ayrıklaştırma (Second Order Upwind) şeması kullanılmıştır. Akış alanı ve ısı geçişini ayrıntılı inceyebilmek için girdap (vortisite) ve eş sıcaklık eğrileri çizilmiştir. Her iki üçgen silindir üzerindeki ortalama direnç katsayısı, Strouhal sayısı, kaldırma kuvveti katsayısı kare ortalama kare kök değerleri ve ortalama Nusselt sayıları elde edilmiştir.

Abstract:
In this study, heat transfer and flow by mixed convection around two tandem equilateral triangular cylinders placed at a distance (10D) from the inlet into the free surface flow field were analyzed in two dimensions. The width of the channel is 70D, one side of the equilateral triangle is D long, and the distance between the channel exit and the channel exit of the rear cylinder is constant 35D. The distance between the tandem triangular cylinders was changed to 2D, 4D, and 6D, and the effect of the change in the distance between the cylinders on the heat transfer and flow was investigated. In the analysis, the Reynolds number defined according to one side of the cylinder was determined as 100, 150, and 200, and the Richardson number as 0, 1, 2, 4. In order to examine the effects of viscosity in the study, analyzes were made in two different Prandtl numbers. The fluids considered are air (Pr=0.7) and water (Pr=7). In addition, four different positions of the triangular cylinders according to the flow direction are also discussed in the study.
Two-dimensional time-dependent, continuity, momentum equations along with the Boussinesq approximation as well as the energy equation are solved using ANSYS - Fluent® program. In the CFD analysis, the (SIMPLE) algorithm was used as the solution algorithm, and the Second-Order discretization (Second Order Upwind) scheme was used in the momentum and energy equations.
In order to examine the flow area and heat transfer in detail, vorticity and isothermal curves were drawn. The mean drag coefficient, Strouhal number, lift coefficient square mean square root values, and mean Nusselt numbers on both triangular cylinders were obtained.