Düşük orifis plaka mesafelerinde sentetik çarpmalı jetlerin sayısal olarak incelenmesi
Numerical investigation of synthetic impinging jets at low orifice plate distances
Yazar: EDA ERGÜR
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ TAMER ÇALIŞIR
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) = Computational fluid dynamics (HAD) ; Isı geçişi = Heat transfer ; Orifisler = Orifices ; Sentetik jet = Synthetic jet

Özet:
Sentetik çarpmalı jetler ilgili deneysel ve teorik çalışmalar bulunmaktadır. Sentetik çarpmalı jetler sıfır net kütle akısına sahip olup, çevreleyen akışkanı kullanmasından ötürü geniş bir alanda kullanılmaktadır. Bu sentetik jetler akışa momentum transferi yaparak ve bu da sınır tabaka üzerinde yıkıcı bir etki yaratarak ısı transferini iyileştirmeyi sağlamaktadır. Bu çalışmada dairesel, kare ve dikdörtgen geometriye sahip orifisler kullanılarak, düşük orifis plaka mesafelerinde akış ve ısı transferi FloEFD HAD programı kullanılarak sayısal olarak araştırılmıştır. Tekli ve çoklu orifisler kullanılarak H/d=0,1-1,0, f=250 Hz–500 Hz, td=1,5-5 ve R=1,25-1,75 değerleri için çalışmalar yapılmıştır. İlk olarak dairesel, kare ve dikdörtgen orifis geometrisine sahip orifisler için H/d ve frekansın Nusselt sayısına etkileri incelenmiştir. Genel olarak H/d oranı azaldığında ve f değeri arttığında ısı transferinin arttığı görülmüştür. Ayrıca çoklu orifis dizilimlerinde R=1,75 değerinde en yüksek ısı transferinin elde edildiği gözlemlenmiştir. Genel olarak orifis plaka kalınlığının ısı transferine etkisi olmadığı hem  yerel hemde ortalama Nusselt değerleriyle görülmüştür. Dört uydu orifis sentetik jet mekanizmalarının sıcaklık dağılımlarının daha üniform olduğu gözlemlenmiştir. Özellikle düşük H/d oranında ve yüksek frekanslarda daha yüksek bir ortalama Nusselt sayısı değişimi oluştuğu görülmektedir.

Abstract:
There are experimental and theoretical studies on synthetic impingement jets in the literature. Synthetic impingement jets have zero net mass flux and are widely used because of the use of the surrounding fluid. These synthetic jets allow to improve heat transfer by transferring momentum to the flow, which has a destructive effect on the boundary layer. In this study, circular, square and rectangular orifices have been used to investigate numerically the flow and heat transfer for low orifice-to-plate distances by using the FloEFD CFD code. Examinations were carried out for H/d=0.1-1.0, f=250 Hz–500 Hz, td=1.5-5 and R=1.25-1.75 values using single and multiple orifices. Firstly, the effects of H/d and frequency on Nusselt number for circular, square and rectangular orifice geometries were investigated. In general, it was observed that the heat transfer increased when the H/d ratio decreased and the f value increased. In addition, it was observed that the highest heat transfer value was obtained at R=1.75 in multiple orifice arrays. In general, it was seen that the orifice plate thickness has no effect on heat transfer with both local and average Nusselt values. It was observed that the temperature distributions of the four satellite orifice synthetic jet mechanisms are more uniform. It is seen that there is a higher average Nusselt number variation especially at low H/d ratio and high frequencies.