Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tesisat Mühendisliği, cilt.28, sa.176, ss.38-52, 2020 (Hakemli Dergi)
Geriye dönük adım akışı, büyük hücum açısında kanat uçlarında, bir aracın arkasındaki ayrılma
akışında, bir gaz türbinindeki akışta ve ayrıca bir tekne veya binanın etrafındaki akış gibi günlük
yaşantımızdaki uygulamalarda görülmektedir. Isı ve kütle transferi miktarını artırmak açısından
geriye dönük adım bölgesinin kontrolü oldukça önemlidir. Bu çalışmada, dikey olarak konumlandırılmış geriye dönük adım akışı geometrisinde h/4 ve h olmak üzere farklı pah uzunluklu adım köşe
yapılarının pahsız geometriye göre türbülanslı ısı transferi ve akış özellikleri hacimce %0,01 konsantrasyonlara sahip GO (Grafen Oksit)-saf su ve MWCNT (Çok Katmanlı Karbon Nanotüp)-saf su
nanoakışkanlarının kullanılmasıyla saf su ile karşılaştırılarak sayısal olarak incelenmiştir. Geriye
dönük adımın arkasındaki duvarlardan biri sabit sıcaklıkta tutulurken diğerleri adyabatiktir. Çalışmanın sonuçları, üç boyutlu ve zamandan bağımsız olarak korunum denklemlerinin k-ε türbülans
modelli, Boussinesq yaklaşımlı ANSYS-FLUENT bilgisayar programıyla çözülmesiyle elde edilmiştir. Çalışmada kullanılan nanoakışkanlar tek fazlı kabul edilmiş olup, deneysel olarak elde edilen
termofiziksel değerler kullanılmıştır. Geriye dönük adımın genişleme oranı 1,5’tir. Çalışma, 7500
ve 10000 olmak üzere farklı Reynolds sayılarında gerçekleştirilmiştir. Sunulan çalışma, literatürde
bulunan çalışmanın sayısal sonuçlarıyla karşılaştırılmış olup birbirleriyle uyumlu ve kabul edilebilir oldukları görülmüştür. Sonuçlar, Nu sayısı, akışkan sıcaklık, türbülans kinetik enerji ve basınç
değişimleri olarak sunulmuştur. Ayrıca, geriye dönük adım akışı geometrisinde, sıcaklık, hız konturları ve akım çizgisi dağılımları görselleştirilmiştir. Re=10000 için %0,01 GO-saf su nanoakışkanı
akışında h/4 pah uzunluklu geriye dönük adım geometrisinin ortalama Nu sayısının saf su kullanılan
geometriden %11,51 daha fazla olduğu belirlenmiştir
The backward-facing step flow is seen in applications in our daily life, such as high attack angle
at airfoil, the separation flow behind a vehicle, the flow in a gas turbine, and also the flow around
a boat or building. In terms of increasing the amount of heat and mass transfer, the control of the
backward step region is fairly important. In this study, the heat transfer and flow properties with turbulence of step corner structures with different chamfer lengths as h/4 and h according to geometry
of without chamfer have been numerically searched by using GO (Graphene Oxide)-distilled water
and MWCNT (Multi-Walled Carbon Nanotube)-distilled water nanofluids having 0,01% volumetric
concentration comparing with distilled water at the vertically positioned backward-facing step flow
geometry. One of the walls behind the backward-facing step has been kept at a constant temperature
while the others are adiabatic. The results of the study have been achieved by solving conservation
equations with three dimensional and steady k-ε turbulence model with Boussinesq approach using
ANSYS-FLUENT computer program. The nanofluids used in the study have been considered as single-phase and experimentally obtained thermophysical values have been employed. The expansion
rate of the backward-facing step is 1,5. The study has been carried out in different Reynolds numbers
of 7500 and 10000. The present study has been compared with the numerical results of the work
found in the literature and it has been found that they are compatible and acceptable to each other.
The results have been presented as the variations of Nu number, fluid temperature, turbulence kinetic energy and pressure. In addition, the contours of the temperature and velocity and streamline
distributions have been visualized at the backward-facing step flow geometry. For Re=10000, the
average Nu number value of the step geometry with h/4 at the 0.01% GO-distilled water nanofluid
flow has been determined to be 11,51% higher than the geometry of distilled water