Delta kanatçık tipi vorteks üretici üzerinde yapılan geometrik modifikasyonların ısı transferine etkisinin deneysel araştırılması
Experimental investigation of the effect of geometric modifications on the delta winglet type vortex generator on heat transfer
Yazar: SAİT ERZİNCAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET DOĞAN
Yozgat Bozok Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Delta kanat = Delta wing ; Isı geçişi = Heat transfer ; Kanal akım modeli = Channel flow model ; Vorteks = Vortex

Özet:
Bu çalışmada; uzunlamasına vorteks üretici olarak literatürde sıklıkla kullanılan kanatçık tipi vorteks üretici, delta kanatçık, DW, üzerinde yapılan geometrik modifikasyonların ve vorteks üretici blokaj oranının dikdörtgen kesitli kanalda ısı transferine etkisi deneysel olarak araştırılmıştır. Boş kanal ve içinde vorteks üretici bulunan kanala ait ısıl performans analizi yapmak; akışkan ve bakır plaka yüzey sıcaklıkları, akışkan hızı ve test bölgesi boyunca olan basınç düşüşü ölçülerek gerekli boyutlu ve boyutsuz sayılar hesaplanarak sonuçlar grafik halinde verilmiştir. İlk önce düz delta kanatçık çifti, DWP common-flow-up, CFU ve common-flow-down, CFD düzeninde yerleştirilmiş ve yapılan deneyler sonucunda CFU düzenin ısıl performansının daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Daha sonra düz DWP üzerinde; bir tane küçük, iki tane küçük ve bir tane büyük DW'ler oluşturulmuştur. Yapılan bu modifikasyonlar sonucunda düz DWP'ye göre daha küçük sürtünme faktörü, f değerleri elde edilmiştir. Fakat Nusselt sayısında Nu, ise düz DWP'ye göre yüksek Nusselt sayıları elde edilememiştir. Daha sonra, düz DWP ile dört farklı blokaj oranı, BR= 0.833, 0.667, 0.50 ve 0.333 için CFU düzeninde deneyler de yapılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre blokaj oranı arttıkça, daha güçlü vortekslerin oluşması sonucu daha yüksek Nu sayıları elde edilmiştir. Ön bakış alanın artması sonucu akışa karşı oluşan direncin artması ile de f değerlerinde artış olmuştur. Isıl iyileşme noktasında en yüksek TEF değeri BR= 0.667 için belirlenmiştir. Bu çalışmada ayrıca en yüksek blokaj oranına sahip düz DW ikiye bölünmüş, bir çift BR= 0.50 olan DW ve bir çift trapezoidal vorteks üretici elde edilmiştir. Yapılan deneyler sonucunda küçük Reynolds sayılarında en yüksek TEF= 1.19 olarak elde edilmiştir.

Abstract:
In this study, the effects of geometric modifications as well as the vortex generator blockage ratio on winglet type vortex generator, delta winglet, DW, which has a capability of producing longitudinal vortices and frequently encountered in literature, were  investigated experimentally in terms of heat transfer. In order to analyze the thermal performance of smooth channel and the channel in which a vortex generators were positioned; fluid velocity, inlet and outlet fluid temperatures, copper plate surface temperatures as well as the pressure drop along the test region were measured and the necessary dimensional and dimensionless numbers were calculated and the results were presented in graphics. Initially; delta winglet pairs with a flat surfaces were placed in DWP common-flow-up, CFU and common-flow-down, CFD configurations and the thermal performance of the CFU configuration was determined to be higher based on the results of the experiments. In the next step; one small, two small and one large DWs were formed on DWP surfaces. As a result of these modifications, smaller friction factor, f values were obtained compared to the DWP with a flat surface. However, in terms of Nusselt number, higher Nusselt numbers could not be attained compared to flat surfaced DWP. Finally, experiments were carried out for flat surfaced DWP, positioned under CFU configuration, in four different blockage ratios, BR= 0.833, 0.667, 0.50 and 0.333. According to the experimental results, as the blockage ratio is increased, higher Nu numbers were obtained as a consequence of the formation of stronger vortices. An increase in f values was attained due to the increase in resistance against the flow as a result of the increas in frontal area of DWP. In terms of thermal enhancement, the highest TEF value was achieved for BR= 0.667. In this study,  pair of DW with BR= 0.50 as well as trapezoidal vortex generator were obtained by dividing the flat surfaced DW with the highest blockage ratio, into two parts. As a result of the experiments, the highest TEF= 1.19 was obtained in lowest Reynolds number.