Yatay bir boru içinde FC-72 akışkanının akış kaynamasının düz ve oyuklu bir yüzeyde ve havuz kaynamasının düz bir yüzeyde nümerik olarak incelenmesi
Numerical investigation of single bubble flow boiling both on a flat surface and on a cavity in horizontal pipe and pool boiling on a flat surface
Yazar: MEHMETCAN DÖNERTAŞ
Danışman: DOÇ. DR. SEBİHA YILDIZ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Enerji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, kanal içerisindeki FC-72 akışkanının kabarcıklı akış kaynaması ve kabarcıklı havuz kaynamasına dair üç farklı çalışma nümerik olarak yürütülmüştür.  Düz Kanal duvarı ve oyuk duvarı için BAF2 malzemesi seçilmiştir.
Yapılan tez çalışması kapsamında ilk olarak  tek kabarcıklı havuz kaynamasının farklı yerçekimi ivmesi durumlarında kabarcığın ilk durumundan kabarcık kopmasına kadar geçen süreler, kabarcık kopma çapları ve kabarcık kopma süreleri incelenmiştir. Bu parametrelere ek olarak belirlenen zaman adımlarında  kanal içerisindeki kabarcık büyümesi ve ayrılması durumları için kabarcık içerisindeki hız  ve sıcaklık dağılımları incelenmiştir. 
Yapılan tez çalışması kapsamında ikinci çalışma yatay bir kanal içerisindeki tek kabarcıklı akış kaynamasının sabit Dünya yerçekimi ivmesinde farklı akış hızlarında kabarcığın ilk durumundan kabarcık kopmasına kadar geçen süreler, kabarcık kopma çapları ve kabarcık kopma süreleri incelenmiştir. Ayrıca belirlenen zaman adımlarında kanal içerisindeki hız profilleri, sıcaklık  dağılımları incelenmiştir. 
İlk iki çalışma aşırı kızdırılmış sıvı (5K) ile aşırı kızdırılmış duvar (10K) durumları için yürütülmüştür. Ek olarak birinci çalışmada Dünya yerçekimi ivmesine tekabül eden havuz kaynaması durumu ve sabit Dünya yerçekimi ivmesinde yürütülen ikinci çalışma birbiri ile kıyaslanmıştır. 
Yapılan tez kapsamında üçüncü çalışma ise yatay bir kanal içerisinde kanal alt duvarı üzerinde silindirik, sabit çapta ve farklı derinliklere sahip çukurlar içerisinden gerçekleşen kabarcıklı kaynama durumu incelenmiştir. Bu çalışma kızgın (5K) sıvı ve doymuş kaynama sıcaklığında bulunan yığın sıvı için ayrı ayrı yürütülmüştür. Her iki çalışmada da dört farklı çukur derinliği için kaynama durumu incelenmiştir.Her iki durum için de çukur derinlikleri 3,12,25 ve 50 mikrometre olarak tanımlanmıştır.Bu çalışmalarda yer çekimi ivmesi  büyüklüğü Dünya yer çekimi ivmesi büyüklüğünde tanımlanmıştır. Simülasyonlarda kullanılan akış hızı parametresi ise 10m/s olarak tanımlanmıştır.

Abstract:
In this study, Volume of Fluid (VOF) method  in OpenFoam software  was used to numerically simulate superheated FC-72 single bubble nucleation during flow boiling both  from an artificial cavity and flat surface and single bubble nucleation during pool boiling from a flat surface. All simulations were performed in 3D. FC-72 was used as a working fluid and BaF2 was used for channel and cavity walls.
The studies of the pool boiling on the flat surface were carried out on 0.01g 0.1g, 1g, 10g gravity magnitudes. Bubble detachment diameter, bubble detachment time, velocity and temperature magnitudes in bubbles were investigated on different earth gravities .
The studies of flow boiling from a flat surface in horizontal channel were conducted for several bulk fluid velocities on constant Earth gravity. In this study bubble detachment diameter, bubble detachment time, velocity and temperature magnitudes in bubbles were examined and also were compared to each other. 
First and Second studies were compared on superheated bulk fluid (5K) and superheated solid domain (10K). The results of study which was conducted in pool boiling section on constant Earth gravity were taken and compared with results of flow boiling from a flat surface. 
The studies of flow boiling from an artificial cavity in horizontal channel were conducted for four different cavity depths on 1g gravity magnitude. Flow boiling from an artificial cavity studies were examined in bulk fluid at saturation temperature and superheated bulk fluid temperature seperately. Cavities diameters were defined as 30 micrometers for 3, 12, 25 and 50 micrometers cavities depths.  Each cavity depth simulation was investigated at both bulk fluid temperature.  Bulk fluid velocity magnitude was constant and defined as 10m/s in each study.