Üç boyutlu düşey kanallarda doğal taşınım ve kanala açılan yarığın etkisinin sayısal olarak incelenmesi
Natural convection in 3-D vertical channels and numerical investigation on vertical side vent
Yazar: DENİZ TAYDAŞ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. TURGUT YILMAZ
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Isı-Akışkan Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Akış denklemleri = Flow equations ; Isı geçişi = Heat transfer ; Kütle aktarımı = Mass transfer ; Laminer akış = Laminar flow ; Paket programlar = Packaged softwares ; Taşınım = Convection ; Termal analiz = Thermal analysis

Özet:
Bu çalışmada açık profilli düşey kanallarda üç boyutlu doğal taşınım sayısal olarak incelenmiştir. Çalışma ticari SAD yazılımı FLUENT kullanılarak laminer akış varsayımı altında sayısal olarak yapılmıştır. Çalışmanın amacı düşey kanallarda, kanalın bir kenarına açılan yarığın ısı geçişine olan etkisinin belirlenmesidir. İncelenen kanal modeli 30x30mm boyutlarında kare kanal modelidir. Kanal yüksekliği olarak 600, 400 ve 200mm gibi farklı değerler uygulanmıştır. Kanal duvar sıcaklığı olarak 40, 60 ve 80oC uygulanmıştır. Kanalın bir kenarına belirli uzunluklarda (3mm, 4mm, 5mm, 6mm, 7,5mm gibi) yarıklar açılmıştır ve bu yarıkların ısı geçişine etkisi yarıksız kanal modeli referans alınarak karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. 3mm yarıklı olan modelde ısı geçişinin en yüksek olduğu görülmüştür. Bu çalışmadan sonra kanalın bir kenarına açılan 3mm'lik yarığın, kanalın karşılıklı iki kenarına tam boy ve yarım boy veya dört kenarına da çeyrek boy uygulanması durumunda ısı geçişindeki değişimler incelenmiştir. Ayrıca kanalın giriş kısmındaki kesitin tamamen kapatılması durumunda ısı geçişine olan etki araştırılmıştır. Sonuçlar karşılaştırmalı olarak verilmiş olup, açık profilin çapraz akış oluşturarak ısı geçişini artırdığı gözlenmiştir. İncelenen durumlar arasında en yüksek ısı geçişi, karşılıklı iki kenarında kanal boyunca 3mm yarık bulunan ve girişi açık haldeki açık profilli kanalda oluşmaktadır.

Abstract:
In this study, natural convection in 3-D vertical channels with vertical side vent was analyzed numerically. The study was performed numerically using the commercial CFD code FLUENT under laminar flow assumption. The main objective of this study was to investigate the effect of vertical side vent along the surface exposed to ambient on heat transfer from the channel. Channel model, which was examined in this study, was 30x30mm size square channel model. As the height of the channel 600, 400 and 200mm was applied. Temperature of the channel surface was 40, 60 and 80oC. Such as 3mm, 4mm, 5mm, 6mm and 7.5mm slits were opened on one side of the channel and the effect of slits on heat transfer was analyzed comparatively with channel with no side vent. 3mm slotted model showed the highest heat transfer. After this study, 3mm slot was applied to two sides or four sides of the channel and changes in heat transfer was investigated. Cases with flow restriction at the inlet of the channel was also considered to determine the effect of flow restriction. The results were presented comparatively and side vent improved heat transfer considerably by way of creating secondary flows along the channel. The highest heat transfer rate was obtained for the channel with 3mm vent on the two sides of the channel and opened inlet.