Aktif akış kontrolü uygulanan bir açık kavitede akış karakteristikleri ve ısı geçişinin sayısal olarak incelenmesi
Numerical investigation of flow characteristics and heat transfer in an open cavity with active flow control
Yazar: İREM DALGIÇ
Danışman: PROF. DR. COŞKUN ÖZALP ; DOÇ. DR. NEHİR TOKGÖZ
Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Enerji = Energy
Dizin: Kavite = Cavity ; Sayısal akışkanlar dinamiği = Computational fluids dynamic ; Yatay silindir = Horizontal cylinder

Özet:
Kavite akışı, geometrik olarak basit bir yapıya sahip olmasına rağmen farklı akış özelliklerini içerisinde bulunduran bir akış tipidir. Bu akış yapısındaki değişimler, kavite içerisindeki ısı transferinde oldukça faydalı sonuçlar ortaya çıkarmaktadır. Çalışmada, iki boyutlu, açık kavite içerisinde 11 farklı konuma (C1, C2, C3, C4, C5, C6, C8, C9, C10 ve C11 silindir konumları) yerleştirilen silindirin, bu konumlarda sabit kalmasının ve 6 farklı dönme hızı (∓ 60 rpm, ∓ 120 rpm ve ∓ 240 rpm) tanımlanmasının akış yapısı ve ısı transfer üzerindeki etkileri sayısal olarak incelenmiştir. Silindir çapı 0.025m, kavitenin uzunluk ve derinlik oranı (D/L) 2 ve silindir çapı ile tanımlanan Reynolds sayısı 10000 olarak belirlenmiştir. Isı transfer analizi için kavite duvarlarına sabit ısı akısı (q=10000 W/m^2) uygulanmıştır. Sayısal analizler akışkan olarak su için, sonlu hacimler yöntemine dayalı olan ANSYS Fluent paket programı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Silindirin kavite içerisinde sabit kaldığı durumlarda dönme hızı tanımlanmış olan durumlara göre daha yüksek ısı transfer sonuçları elde edilmiştir. Boş kavite akışı ile karşılaştırıldığında ise C1, C2, C7 ve C9 konumları hem dönme hızının hem de silindirin bulunduğu konum itibariyle ısı transfer kalitesini iyileştirici yönde akış yapıları meydana getirmişlerdir.

Abstract:
Although cavity flow has a geometrically simple structure, it is a flow type that includes different flow properties. Changes in this flow structure result in very benefical results in heat transfer within the cavity. In the study, the effects of the two-dimensional cylinder placed in 11 different (C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C9, C10 and C11 cylinder positions) in the open cavity, the stability in these positions and definition of 6 different rotation speeds (∓ 60 rpm, ∓ 120 rpm and ∓ 240 rpm) on the flow structure and heat transfer were analyzed numerically. The cylinder diameter is 0.025m, the length and depth (D/L) ratio of the cavity is 2 and the Reynolds number defined by the cylinder diameter is 10000. Constant heat flux (q=10000 W/m^2) was applied to the cavity walls for heat transfer analysis. Numercial analysis was performed for water as fluid, using ANSYS Fluent package programme based on finite volume method. The rotational speed of the cylinder in the cavity is higher in cases where heat transfer results are higher than in the defined cases. When compared with the empty cavity flow, the C1, C7 and C9 positions have created flow structures in a direction that improves the heat transfer quality in terms of both the rotation speed and the position of the cylinder.