İki paralel plaka arasına yerleştirilen dikdörtgen kesitli engelleyicilerin ısı transferi ve akış karakteristiklerine etkileri
The effects of rectangular shaped blockages placed between two parallel plates on heat transfer and fluid flow characteristics
Yazar: İLKER GÖKTEPELİ
Danışman: YRD. DOÇ. ŞÜKRÜ ULAŞ ATMACA
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Yatay paralel iki plakanın 400 K'deki alt ve üst cidarlarının iç kısımlarına dikdörtgen kesitli engelleyiciler simetrik olarak yerleştirilmiştir. Akışkanın 300 K'de sisteme girdiği kabul edilmiştir. Engelleyicilerin akış yönündeki genişliği w' = 0.1 sabit olmak kaydıyla, yükseklik değerleri ve diziliş mesafeleri sırasıyla 0.1 ≤ h' ≤ 0.3 ve 0.5 ≤ S' ≤ 1 aralıklarında değiştirilerek, Reynolds sayısının 10000, 15000 ve 20000 değerleri için sayısal ve deneysel bir çalışma gerçekleştirilmiştir ve bu sonuçlar düz plaka ile karşılaştırılmıştır. Sayısal çalışmada Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği kapsamında analiz programı kullanılmıştır ve sayısal çalışma iki aşamada tamamlanmıştır. Enerji denklemi ilk aşamada, ısı transferi ve akış karakteristiklerini elde etmek üzere süreklilik, momentum ve k-ω Shear Stress Transport türbülans modelinin ilave denklemleri ile birlikte çözülmüştür. İkinci aşamada ise enerji denklemi çözülmeden bahsedilen denklemlerle yalnızca akış karakteristikleri saptanmıştır. Deneysel çalışmada ise su tünelinde Parçacık Görüntülemeli Akış Ölçümü yöntemi ile akış karakteristikleri elde edilmiştir. Reynolds sayısının artışı ile birlikte ısı transferi artmıştır. Engelleyici kullanılarak, düz plaka durumuna göre ısı transferinde iyileşme sağlanmıştır. Engelleyici yüksekliği ve engelleyiciler arasındaki diziliş mesafesi artırıldığında ısı transferinde artış gözlemlenmiştir. Reynolds sayısının artışı ile yüzey sürtünme katsayısı değerlerinin azaldığı saptanmıştır. Ancak kare kesitli engelleyici kullanıldığında düz plakaya göre daha düşük yüzey sürtüne katsayısı elde edilmiş olmasına rağmen dikdörtgen kesitli engelleyicilerin varlığında yüzey sürtünme katsayısı artış göstermiştir. Engelleyicilerin arasındaki diziliş mesafesi arttığında, yüzey sürtünme katsayısı artma eğilimi göstermesine rağmen en düşük yükseklikteki engelleyiciler için bu durumun tam tersinin geçerli olduğu görülmüştür.

Abstract:
The blockages with rectangular cross-section have been symmetrically mounted on the internal surfaces of bottom and top walls of horizontal parallel plates at 400 K. The fluid has been assumed to enter the system at 300 K. Numerical and experimental studies have been carried out at the Reynolds numbers of 10000, 15000 and 20000 for the constant streamwise blockage width of w' = 0.1 by changing the height and the spacing distances as 0.1 ≤ h '≤ 0.3 and 0.5 ≤ S' ≤ 1, respectively and these results have been compared with the smooth plate. In the numerical study, the software has been used in terms of Computational Fluid Dynamics and the numerical study has been completed in two stages. In the first stage, energy equation has been solved together with continuity, momentum and the additional equations of k-ω Shear Stress Transport turbulence model to obtain the heat transfer and flow characteristics. In the second stage, only flow characteristics have been determined via these equations without the energy equation. Flow characteristics have also been attained from the experiments via Particle Image Velocimetry method in the water tunnel. Heat transfer has been increased with increasing Reynolds number. By using the blockages, heat transfer has been enhanced with respect to the smooth plate. Increase of heat transfer has been observed by increasing the blockage height and the spacing distances. It has been verified that the skin friction coefficients decreased for ascending Reynolds number. However, it has increased for the rectangular cross-sectional blockages, even though the square ones had lower values than the smooth plate. Although the skin friction coefficient tended to increase when the spacing distances increased, the exact opposite has been seen for the blockages with the lowest height.