Çarpan akışkan jetleri kullanarak kanatçıklı yüzeyler üzerindeki ısı transferinin sayısal olarak incelenmesi
Numerical investigation of heat transfer using impinging jets on ribbed roughened walls
Yazar: TAMER ÇALIŞIR
Danışman: PROF. DR. ŞENOL BAŞKAYA
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Isı Transferi Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Isı geçişi = Heat transfer ; Kanatçıklar = Blades ; Sayısal akışkanlar dinamiği = Computational fluids dynamic ; Çarpan hava jetleri = Impinging air jets

Özet:
Çarpan jetler yüksek ısı ve kütle transferi sağlamalarından dolayı geniş bir alanda kullanılmıştır. Bu çalışmada üçgen, kare ve yamuk kanatçıklı yüzeyler üstündeki çarpmalı jet dizileri kullanarak akış ve ısı transferi PHOENICS paket programı yardımıyla sayısal olarak araştırılmıştır. 7x3 olarak dikdörtgen dizilime sahip dairesel nozullar kullanılarak Re=3000-10000, H/d=2-8 ve boyutsuz kanatçık yüksekliği d/e=1,5-3,0 değerlerinde çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Ayrıca kanatçıkların nozulların tam altında ve iki nozulun tam ortasında olmak üzere kanatçık düzenlemelerinin ısı transferine etkileri irdelenmiştir. Bunlara ilave olarak kanatçıklı yüzeylerle karşılaştırma amaçlı düz yüzeyler için de çözümler gerçekleştirilmiştir. Sayısal çözümleme boyunca düşük Re sayılı k-? türbülans modeli kullanılmıştır.İlk olarak tüm kanatçık geometrilerinde Re sayısı, H/d ve d/e değerlerinin yerel Nu sayısına etkileri incelenmiştir. Genel olarak Re sayısının artması ile ısı transferinin arttığı gözlemlenmiştir. Ayrıca Re sayısının artması ile maksimum ile minimum ısı transferi arasındaki farkın arttığı tespit edilmiştir. Tüm kanatçık geometrilerinde en düşük yerel ısı transferinin H/d=8 ve en yüksek yerel ısı transferinin H/d=4-6 aralığında oluştuğu görülmüştür. Kanatçık yüksekliğinin genel olarak ısı transferine etkisinin olmadığı hem yerel hem de ortalama ısı transferi değerlerinden görülmüştür.Son olarak kanatçık düzenlemesinin ve kanatçık geometrisinin çarpmalı jetler altında ısı transferine etkileri hem yerel hem de ortalama Nusselt sayıları ile irdelenmiştir. Özellikle yüksek Re sayılarında ve tüm H/d değerlerinde kanatçıkların nozulların tam ortasında olması durumunda daha yüksek ortalama Nu sayılarının elde edildiği gözlemlenmiştir.

Abstract:
Due to their high heat and mass transfer properties impinging jets have been used in various applications. In this study, the heat transfer and flow of impinging jets was examined numerically using PHOENICS package programme on triangular, square and trapezoidal ribbed surfaces. Investigation was carried out using circular nozzles with a 7x3 rectangular array for Re=3000-10000, H/d=2-8 and dimensionless rib heigth d/e=1.5-3.0. Also examined was the effect of two diffent rib arrangement on heat transfer, where nozzles were directed on ribs, and nozzles were directed between two ribs. In addition, resolutions for smooth surfaces were made for comparison with ribbed surfaces. Low Re number k-? turbulence model has been used during investigations.Firstly, the effect of Re number, H/d and d/e on local Nu number was examined for all rib geometries. In general, it was observed that heat transfer increases with increase in Re number. In addition, it was found that with increase in Re number, difference between maximum and minimum heat transfer has increased. The lowest and highest local heat transfer for all rib geometries was seen when H/d=8 and H/d=4-6, respectively. In general, it has been observed that the rib height had no effect both on local and average heat transfer.Finally, effect of rib arrangement and rib geometry on heat transfer under impinging jets was examined with both local and average Nusselt numbers. Especially at high Re numbers and all H/d values it was oberseved that higher average Nusselt numbers are obtained when the ribs were arranged between two nozzles.