Eğimli levhalarla sınırlandırılmış çarpan jet akışında akış ve ısı transferi karakteristiklerinin incelenmesi
Investigation of flow and heat transfer characteristics for impinging slot jets confined with inclined plates
Yazar: HAKAN KINAY
Danışman: DOÇ. DR. YÜCEL ÖZMEN
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Enerji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Enerji = Energy ; Havacılık Mühendisliği = Aeronautical Engineering ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, farklı eğim açılarına sahip levhalarla sınırlandırılmış düz bir yüzeye çarpan slot jet akışında akış ve ısı transferi karakteristikleri deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Çalışmanın deneysel kısmında, sınırlayıcı levha eğim açısının θ =15°, 30° ve 45° değerleri için, 0.5 ≤ H/W ≤ 6 levhalar arası açıklık ve 10000 ≤ Re ≤ 30000 Reynolds sayısı aralıklarında çarpma levhası ve sınırlayıcı levhalar üzerinde yüzey basıncı ölçümleri yapılmıştır. Elde edilen basınç dağılımlarının Reynolds sayısına, sınırlayıcı levha eğim açısına ve çarpma levhası açıklığına göre değişimleri incelenmiştir. Basınç dağılımları Reynolds sayısından bağımsız olurken, sınırlayıcı levha eğim açısından ve levhalar arası açıklıktan büyük ölçüde etkilenmektedir.Çarpma levhası üzerindeki basınç dağılımlarında, levhalar arası küçük açıklıklarda, durma noktasındaki piklere göre daha küçük olan ikincil pikler ortaya çıkmaktadır.
Çalışmanın sayısal kısımda, θ =15°, 30° ve 45° sınırlayıcı levha eğim açılarındaki akış alanları, Re sayısının 20000 değeri için, 0.5 ≤ H/W ≤ 6 levhalar arası açıklık aralığında,sayısal olarak çözülmüştür. FLUENT yazılımı ile Standard k-epsilon ve Standard k-omega türbülans modellerinin Kato Launder modifikasyonu kullanılarak gerçekleştirilen iki boyutlu sayısal çözümlerden sırasıyla hesaplanmış akış alanları, basınç dağılımları ve Nusselt dağılımları elde edilmiştir. Çarpma levhası üzerinde, sınırlayıcı levhanın küçük eğim açılarında ve levhalar arası küçük açıklıklarda, Nusselt dağılımlarında ikincil pikler oluşmaktadır. H/W≤1 açıklıklarda çarpma levhası uçlarındaki Nusselt sayıları yeniden artmaktadır. Standard k-epsilon türbülans modeli basınç dağılımlarını, Standard k-omega türbülans modeli ise Nusselt dağılımlarını deneysel verilere daha yakın hesaplamaktadır.

Abstract:
In this study, flow and heat transfer characteristics were investigated experimentally and numerically in slot jet flow that confined with different inclination and impinge a flat surface. In experimental part of the work, surface pressure measurement were made on impingement and confinement plates for confinement plate inclination of  θ =15°, 30° and 45° values,  0.5 ≤ H/W ≤ 6 spacing between plates and Reynols number of 10000 ≤ Re ≤ 30000 ranges. The variations of pressure distributions were investigated according Reynols number, confinement plate inclination and impingement plate spacing. While pressure distribution is independent of Reynols number, they have been affected from confinement plate inclination angle and spacing between plates. In pressure distributions on impingement plate, secondary peaks appear smaller than at stop point when small spacing between plates.
In the numerical part of the work, the flow fields at the inclination angle θ = 15 °, 30 ° and 45 ° are numerically solved in the range of 0.5 ≤ H / W ≤ 6 plates for the 20000 values of Reynolds number. Two dimensional numerical solutions were made with FLUENT software. The Kato Launder modification of the standard k epsilon and k omega turbulence models was used as the turbulence model in the numerical study. The calculated flow areas, pressure distributions and Nusselt distributions are obtained from two dimensional numerical solutions respectively. Secondary peaks are formed in the Nusselt distributions when at small inclination angles of confinement plate and small spacing between plates. In the H/W≤1 spacings, Nusslet numbers at the ends of the impinging plate are increased again. The standard k-epsilon turbulence model calculates the pressure distributions and the standard k-omega model calculates the Nusselt distributions closer to the experimental data.