Tesisat bağlantı parçalarının akış karakteristiklerinin nanoakışkan kullanılarak sayısal olarak incelenmesi
Numerical investigation of flow characteristics of different type fittings using nanofluid
Yazar: MÜRÜVVET AVCI
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ NEHİR TOKGÖZ
Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Sunulan bu çalışmada, tesisatlarda yaygın olarak kullanılan bağlantı parçalarının (L, T, 90°dönümlü dirsek, ani daralma ve ani genişleme) içerisinden nanoakışkan geçirilerek akış karakteristikleri ve basınç düşüleri sayısal  olarak incelenmiştir. Alüminyum, bakır ve titanyum esaslı nanoparçacıkların temel akışkan olarak belirlenen suya ilave edilmesiyle homojen bir nanoakışkan elde edildiği kabul edilmiştir. Konsantrasyonun akış yapısı ve basınç kaybı üzerine etkisini incelemek için beş farklı konsantrasyonda Al2O3 (%0.3, %0.5, %1, %2, %3), dört farklı konsantrasyonda Ti2O (%0.05, %0.1, %0.3, %0.5) ve üç farklı konsantrasyonda CuO (%1, %2, %4) nanoakışkanı ele alınmıştır. Bağlantı parçalarından geçen akışın yapısını hem türbülanslı hem de laminar şartlar altında incelemek için Reynolds sayısı Re=500 ve Re=5000 olarak belirlenmiştir. Su kullanılarak elde edilen sonuçlar literatür sonuçları ile doğrulanıp, nanoakışkan hesaplamalarına geçilmiştir. En doğru sayısal modeli tespit edebilmek için laminar model, k- ϵ RNG türbülans modeli, k- ϵ Standard türbülans modeli ve k- ω Standard türbülans modeli kullanılmıştır. Bütün nanoakışkanlar için konsantrasyon arttıkça viskozitenin artmasına bağlı olarak yerel kayıpların arttığı görülmüştür. Farklı bağlantı parçaları ve farklı türbülans modelleri incelendiğinde ise Reynolds sayısı, Re=500 için en uygun modelin T, L ve dirsek bağlantı parçası için laminar model olduğu görülmüştür. Kesit değişimi sonucu meydana gelen ani girdap kopmalarının meydana geldiği ani daralma ve ani genişleme bağlantı parçalarında ise k- ϵ RNG modelin en uygun model olduğu görülmüştür. Reynolds sayısı, Re=5000 için T, L ve dirsek bağlantı parçası için en uygun modelin k - ϵ Standard model iken; ani daralma ve ani genişleme parçaları için ise k - ϵ RNG modelinin literatür ile en iyi sonucu verdiği ortaya konulmuştur. k - ω  standard türbülans modelinin ise hiçbir bağlantı malzemesi için uygun sonuçları vermediği tespit edilmiştir.

Abstract:
In this study, flow characteristics and pressure drops are investigated numerically by passing nanofluids through the fittings (L, T, 90 ° turning elbow, sudden contraction and sudden expansion) commonly used in installations. Aluminum, copper and titanium based nanoparticles were added homogeneously to water to obtain nanofluids. Five different concentrations of Al2O3  (%0.3, %0.5, %1, %2, %3), four different concentrations of Ti2O (%0.05, %0.1, %0.3, %0.5) and three different concentrations of CuO (%1, %2, %4) have been discussed. The Reynolds number was determined as Re = 500 and Re = 5000 to examine the structure of the flow through the fittings under both turbulent and laminar conditions. The results obtained by using water were confirmed with the literature results and nano-fluid calculations were started. In order to determine the most accurate numerical model; laminar model, k- ϵ RNG turbulence model, k- ϵ Standard turbulence model and k- ω Standard turbulence model were used. It was observed that as the concentration increased for all nanofluids, local losses increased due to the increase in viscosity. When the different fittings and different turbulence models are examined, it is seen that the most suitable model for Reynolds number, Re = 500 is laminar model for T, L and elbow connection part. The k- ϵ RNG model was found to be most suitable model in the sudden conctraction and sudden expansion connection pieces joints where sudden vortex ruptures occured as a result of the change of section. The most suitable model for the Reynolds number, Re=5000 for T, L and elbow fittings is k - ϵ Standard model; however, the k - ϵ RNG model has been shown to give the best results fort he sudden conctraction and sudden expansion fragments. The k - ω  standard turbulence model  was found to be unsuitable for any fittings.