Genelleştirilmiş bir non-newtonyen akışkan için analitik çözümler: Sisko akışkanı
Analytical solutions for a generalized non-newtonian fluid: Sisko fluid
Yazar: UĞUR DEMİR
Danışman: YRD. DOÇ. DR. YİĞİT AKSOY
Manisa Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Termodinamik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Tez kapsamında Newtonyen olmayan bir akışkanın basınç gradyeni etkisi altındaki ısı transferli kanal içerisindeki akışı Sisko akışkan modeli temel alınarak analitik olarak incelenmiştir. Akış geometrisi sonsuz uzunluktaki düzlemsel paralel plakalar olup yüzeylerinden sabit ısı akısı ve sabit sıcaklık durumları ısı transferi hususlarını incelemek üzere ele alınmıştır. Akış laminer, daimî ve sıkıştırılamaz ve tam gelişmiş kabul edilmiştir. Bu şartlar altında elde edilen boyutsuz formdaki enerji ve momentum denklemleri elde edilmiş ve Sisko akışkanının boyutsuz bir parametresinin küçük değerleri için yaklaşık çözümleri perturbasyon teknikleri ile elde edilmiştir. Bu çözümlerden önemli bir ısı transferi boyutsuz parametresi olan Nusselt sayısı hesaplanmış ve Sisko akışkanının kapsadığı Newtonyen ve power-law akışkanını sağladığı gösterilmiştir. Ayrıca literatürde ilk defa Sisko akışkanına bu akış problemine ait bulduğumuz çözümler sayısal olarak özel bir algoritma ile doğrulanmıştır. Boyutsuz parametrelerin etkilerinden gözlemlediğimiz kadarı ile Sisko modelindeki power-law sabitindeki artış viskoz etkileri zayıflatırken, başlangıç ve limit viskozite değerleri bu etkileri arttırır ve akışkanı kalınlaştırır. Akışkan kalınlaştıkça yani daha viskoz hale geldikçe taşınım ile ısı transferi iletime göre artış gösterir ve dolayısıyla Nusselt sayısı artar.

Abstract:
In this thesis, the flow of a non-Newtonian fluid in a heat transfer channel under the influence of a pressure gradient is analytically investigated based on the Sisko fluid model. The flow geometry is an infinitely long planar parallel plate and constant heat flux and constant temperature conditions are considered to investigate the heat transfer issues. The flow is assumed to be laminar, steady, incompressible and fully developed. Under these conditions, the energy and momentum equations in dimensionless form are obtained and approximate solutions for small values of a dimensionless parameter of the Sisko fluid are obtained by perturbation techniques. From these solutions, the Nusselt number, which is an important heat transfer dimensionless parameter, is calculated and it is shown that the Sisko fluid satisfies the Newtonian and power-law fluids covered by the Sisko fluid. In addition, for the first time in the literature, the solutions we have found for this flow problem for Sisko fluid have been numerically verified with a special algorithm. As far as we observe from the effects of dimensionless parameters, the increase in the power-law constant in the Sisko model weakens the viscous effects, while the initial and limit viscosity values increase these effects and thicken the fluid. As the fluid thickens, that is, as it becomes more viscous, heat transfer by convection increases compared to conduction and therefore the Nusselt number increases.