Bir kanal içerisine yerleştirilmiş üçgen engel dizilerinin ısı transferine etkisinin parametrik incelenmesi
Parametric investigation of the effect on heat transfer of triangular obstacle arrays in a channel
Yazar: MELİKE YÜKSELTÜRK
Danışman: PROF. DR. ÜNAL AKDAĞ
Aksaray Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bir dizi üçgen prizma içeren bir kanaldaki ısı transferi, türbülanslı akış rejiminde deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Kare kesitli kanal kullanılmakta ve üçgen prizmalar kanalın ortasına yerleştirilmektedir. Kanalın alt duvarı sabit ısı akısı ile ısıtılmaktadır. Kanal en boy oranı ve üçgen prizma elemanlarının boyutları sabit kabul edilmektedir. Çapraz hava akışında dört farklı hücum açısı ile üç farklı dizilimde eşkenar üçgen prizma elemanlar kullanılmıştır. Isıtılmış yüzey sıcaklıkları ve yığın sıcaklıkları, deney düzeneğinde ısıl çiftler kullanılarak ölçülmüştür. Isı transferinin bir göstergesi olan Nusselt sayısı hesaplanmıştır. Deneysel verilere dayanarak sayısal bir çalışmada yapılmıştır. Hesaplama prosedürü sonlu hacim tekniğine dayanmaktadır ve türbülans yaklaşımı için standart k–ε metodu seçilmiştir. Sonuçlar üçgen silindir etrafındaki akış çizgileri ve sıcaklık kontürleri şeklinde sunulmaktadır. Akış karakteristikleri çeşitli Reynolds sayılarında akış çizgileri ve basınç alanları şeklinde analiz edilmektedir. Akış alanı üçgen prizma setinden etkilenmektedir ve ısıtılmış yüzeyden ısı aktarım hızını değiştirmektedir. Nusselt sayısının Reynolds sayısı ile değişimi grafikler halinde sunulmakta ve tartışılmaktadır. Sonuçlar literatürde mevcut verilerle karşılaştırılmış ve iyi bir uyum sağladığı görülmüştür. Kanal içerisine üçgen prizma engeller yerleştirmenin ısı transferinde önemli bir artış gösterdiği gözlemlenmiştir.  
Anahtar Kelimeler: Isı transferi iyileştirme, Taşınım, Üçgen prizmalar, Çapraz-akış.

Ekim, 2020; 86 sayfa

Abstract:
Heat transfer in a channel in presence of a set of triangular prism has been investigated experimentally and numerically in turbulent flow regime.  The square cross-sectional channel is used and the triangular prisms are located in the middle of the channel. The bottom wall of the channel is heated with constant heat flux. The channel aspect ratio and triangular prism elements dimensions are considered fixed. Three equilateral triangular prism elements have been used with four different attack angles in cross flow of air. The heated surface temperatures and bulk temperatures are measurement by using thermocouples on the experimental setup.  The Nusselt number was calculated for heat transfer rate. Based on the experimental data a numerical study is performed. The computational procedure is based on the finite volume technique and the standard k–ε formulation was chosen for turbulence closure. Results are presented in the form of streamline and temperature contour plots around the circumference of the cylinder. The flow characteristics are analyzed in the forms of streamlines and pressure fields at various Reynolds numbers. The set of triangular prism is effected flow field and changed heat transfer rate from heated surface.  Diagram of Nusselt number versus Reynolds numbers is presented and discussed. Results are compared with the available data in the literature that display good agreements. It has been observed that placing triangular prism obstacles in the channel shows a significant increase in heat transfer. 
Keywords: Heat transfer enhancement, Convection, Triangular prism, Cross-flow.

October, 2020; 86 pages