Manyetohidrodinamik (MHD) etkisinde bir mikrokanal içerisindeki hibrit nanoakışkanın akış ve ısıl karakteristiklerinin sayısal olarak incelenmesi
Numerical investigation of flow and thermal characteristics of a hybrid nanofluid in a microchannel under manyetohydrodynamic (MHD) effect
Yazar: HAKAN TÜRKER
Danışman: PROF. DR. ELİF ÖĞÜT
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) = Computational fluid dynamics (HAD) ; Laminer akış = Laminar flow ; Mikro kanallar = Micro channels ; Nanoakışkanlar = Nanofluids ; Tek fazlı akış = Single phase flow

Özet:
Bu çalışmada farklı geometrilere ve sınır şartlara sahip mikrokanalların akış ve ısıl karakteristikleri sayısal olarak incelenmiştir. Çalışmada baz akışkan olarak su kullanılmış olup nanopartikül olarak Al2O3 ve CuO kullanılmıştır. Mevcut çalışmada öncelikle düz mikrokanal içerisindeki akış ele alınmıştır. Daha sonra düz mikrokanala geometrik olarak sinusoidal yani sinüs dalgası şeklinde eğimler verilerek kıyaslaması yapılmıştır. Bu iki farklı duruma ilave olarak düz bir mikrokanala manyetik alan uygulanması suretiyle akış ve ısıl davranışları da irdelenmiştir. Bu çalışmada sonlu hacimler metoduna dayanan ANSYS Fluent yazılımı kullanılmıştır. Analizler tek fazlı akış  metoduna dayanılarak yapılmıştır. Tez çalışması kapsamında %1, %2, %3, %4, %5 katı hacim fraksiyonlarında ve laminer akış rejiminde Re=100, Re=300, Re=700, Re=1000 değerlerinde farklı  Reynolds sayıları kullanılarak sayısal çalışmalar yapılmıştır. MHD etkisi olarak, manyetik alan şiddeti 0.1T olarak uygulanmıştır. Sonuçlar değişen Reynolds sayısı aralığında Nusselt Sayısı, ısı taşınım katsayısı ve basınç düşümü grafikleri ile sunulmuştur. Re sayısının artması ve baz akışkan içerisindeki nanopartikülün hacimsel fraksiyon oranının artması ile taşınım katsayısı tüm modellemeler için artmıştır. Artan  katı hacim fraksiyonlarında Nu sayısında bir azalma söz konu olmaktadır. Baz akışkan içerisindeki nanopartikül oranının artması ile basınç düşümü artmaktadır. Basınç düşümündeki bu duruma sebebiyet veren ise viskozitede meydana gelen artıştır.

Abstract:
This study investigates the flow and thermal characteristics of microchannels with different geometry and boundry conditions. Water was used as the base fluid in the study, and Al2O3 and CuO were used as nanoparticles. In the present study, the flow in a flat microchannel is considered. Then, the flat microchannel is geometrically sinusoidal, i.e., sine wave-shaped slopes are given and compared. In addition to these two cases, different modelling was applied to a flat microchannel by applying a magnetic field to its flow and thermal behaviour. ANSYS Fluent software based on the finite volume method was used in this study. The analyses are based on the single-phase method. Within the scope of the thesis study, different numerical studies were carried out in the range of Re=100, Re=300, Re=700, Re=1000 in 1%, 2%, 3%, 4%, 5% volume fractions and laminar flow regime. As MHD effect, the magnetic field strength was applied as 0.1T. The results are presented in the form of Nusselt number, heat convection coefficient, and pressure drop graphs for varying Re number ranges. The convection coefficient increased for all models with increasing Re number and the volume fraction of nanoparticles in the base fluid. There is a decrease in the Nu number with increasing volume fractions. The pressure drop increases with increasing nanoparticle content in the base fluid. The reason for this pressure drop is the increase in viscosity.