Çarpan çoklu slot jetlerde akış ve ısı transferi karakteristiklerinin incelenmesi
Investigation of flow and heat transfer characteristics on impinging multiple slot jets
Yazar: GÖKHAN İPEK
Danışman: YRD. DOÇ. DR. YÜCEL ÖZMEN
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Akış karakteristiği = Flow characteristic ; Basınç dağılımı = Pressure distribution ; Isı geçişi katsayısı = Heat transfer coefficient ; Jet akışı = Jet flow ; Türbülans modelleri = Turbulence models ; Çarpan hava jetleri = Impinging air jets

Özet:
Bu çalışmada sınırlandırılmamış ve sınırlandırılmış çoklu yarık (slot) jetlerin düz yüzeylere çarpması ile oluşan akış alanları deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Değişik Reynolds sayılarında ve lüle-levha arası açıklıklarda yapılan ölçümler ve sayısal çalışmalar sonucunda akış alanlarındaki basınç ve sıcaklık dağılımları elde edilmiştir. Jet sınırlamasının, Reynolds sayısının ve lüle-levha arası açıklığın akış ve ısı transferi üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Çarpma levhası ve sınırlayıcı levha yüzeyleri boyunca basınç dağılımları Reynolds sayısından bağımsız olurken, lüle-levha arasındaki açıklıktan büyük ölçüde etkilenmektedir.Jetlerin sınırlandırılması akış alanında önemli değişikliklere yol açmaktadır. Sınırlandırılmamış jet akışında, çarpma levhası yüzeyinde ortam altı basınç bölgeleri gözlenmezken, sınırlandırılmış jet durumunda çarpma ve sınırlayıcı levhaların her ikisi üzerinde yaklaşık aynı konumlarda oluşan ortam altı basınç bölgeleri meydana gelmektedir. Azalan lüle-levha açıklıkları ile daha etkili olan bu ortam altı basınç bölgeleri çarpma ve sınırlayıcı yüzeylerin her ikisi üzerinde oluşan ters akış bölgelerinin varlığını desteklemektedir.Sayısal çözümde kullanılan Realizable k-epsilon türbülans modeli, düşük lüle-levha açıklıklarında (H/W<2) akışın kısa mesafede ani yön değiştirmesine karşı yeterli hassasiyette olmayıp, deneysel değerlerden farklılıklar göstermektedir. H/W?2 açıklıkları için, türbülans modeli, akış karakteristiklerinin tahmininde deneysel değerlere büyük ölçüde yaklaşmaktadır.Anahtar Kelimeler: Reynolds sayısı, lüle-levha arasındaki mesafe, basınç katsayısı, ısı transferi oranı, deneysel ve sayısal çalışma

Abstract:
In this study, the flow fields of unconfined and confined multiple slot jets impinging flat plates have been investigated experimentally and numerically. Pressure and temperature distributions at the flow fields were obtained for various Reynolds numbers and nozzle-to-plate spacings. The effects of jet confinement, Reynolds number, nozzle-to-plate spacing on the flow structure and heat transfer were investigated. While the surface pressure distributions on both impingement and confinement plates are independent from the Reynolds number, they have been largely affected from nozzle-to-plate spacings.Jet confinement causes considerable difference especially for the small nozzle-to-plate spacings. While subatmospheric regions are not observed in the unconfined jets, subatmospheric pressure regions occur on the both confinement and impingement plates in the case of confined jet. These regions which are more effective at the decreasing nozzle-to-plate spacings show that there are reversed flows on the both confinement and impingement plates.In the numerical simulation, solution accuracy of Realizable k-epsilon turbulence model is not enough for the small nozzle-to-plate spacing (H/D<2) because of flow deflection. For this reason, there is a discrepancy between experimental and numerical results. But for the large nozzle-to-plate spacings (H/D?2), turbulence model has good performance at the prediction of flow characteristics and there is a good accordance between experimental and numerical values.Key Words: Reynolds number, nozzle to plate spacing, pressure coefficient, heat transfer rate, experimental and numerical study