Bir borudaki ısıl olarak tam gelişmiş hidrodinamik olarak gelişmekte olan atımlı akışta manyetik alanın akış ve ısı transferi üzerine etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of magnetic field on flow and heat transfer in fully developed hydrodynamically developing pulsating flow in a pipe
Yazar: ABDULLAH ALPEREN OKUMUŞ
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET BAŞOĞLU ; DR. ÖĞR. ÜYESİ CEMALETTİN AYGÜN
Gümüşhane Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Bu çalışmada, dairesel kesitli bir kanal içerisinde akmakta olan elektrik geçirgenliğine sahip akışkanın, ısıl olarak gelişmiş, hidrodinamik olarak gelişmekte olan atımlı akışta manyetik alanın, akış hızı ve ısı transferine etkileri sayısal olarak incelenmiştir. Sayısal çalışma, sonlu hacimler tekniğine dayalı, ANSYS Fluent paket programı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar doğrultusunda; öncelikle daha öncesinde bu kapsamda yapılmamış yeni bir çalışma literatüre kazandırılmıştır. Laminer boru akışında manyetohidrodinamik (MHD) etkileri ile atımlı akış, akışkanın hareketi ve ısı transferi üzerinde etkili olduğu görülmüştür. Manyetik alan akış hızını düşürmüştür, aynı zamanda genlik ve Nusselt sayısının artmasına sebep olarak ısı transferini arttırmıştır. Düşük frekans (F=0.01 – 1) değerlerinde; en yüksek Nusselt sayısı akışın hızlanma bölgesinde (F_τ=0.5), en düşük Nusselt sayısı yavaşlama bölgesinde (F_τ=1.5) oluşmuştur. Manyetik alanın varlığı yüksek frekansta halkasal etkinin oluşmasını engellemiştir. Dört farklı manyetik alan (B=0 T – 0.05 T – 0.1 T – 0.15 T) değerinde analizler yapılarak, ilk manyetik alan değerinde (B=0.05 T) akışkan davranışlarında gözle görülür bir etkinin olduğu, ancak yüksek manyetik alan değerlerinin akış davranışlarına çok fazla etkisinin olmadığı sonucuna ulaşılmıştır. Analiz edilen bu sonuçlar neticesinde daha sonrasında yapılacak olan araştırma ve geliştirmelere yardımcı olacaktır.

Abstract:
In this study, the effects of a magnetic field on the flow velocity and heat transfer in a pulsatile flow of an electrically conductive fluid with circular cross-section in a channel were numerically investigated. The numerical study was conducted using the ANSYS Fluent package program based on the finite volume technique. In line with the obtained results, firstly, a new study that has not been previously conducted in this scope was added to the literature. It was observed that the pulsatile flow with magnetohydrodynamic (MHD) effects in laminar pipe flow has an influence on the fluid motion and heat transfer. The magnetic field decreased the flow velocity and increased the amplitude and Nusselt number, thus enhancing heat transfer. In low-frequency values (F=0.01 – 1), the highest Nusselt number was observed in the acceleration region of the flow (F_τ=0.5), while the lowest Nusselt number occurred in the deceleration region (F_τ=1.5). The presence of the magnetic field prevented the formation of the circumferential effect at high frequencies. By performing analyses for four different magnetic field values (B=0 T – 0.05 T – 0.1 T – 0.15 T), it was concluded that there was a noticeable effect in the fluid behavior at the first magnetic field value (B=0.05 T), but high magnetic field values had little influence on the flow behavior. These analyzed results will assist in future research and developments.