Geriye Dönük Adım Akışında Karbon Tabanlı Nanoakışkanların IsıTransferi ve Akış Özellikleri Açısından Değerlendirilmesi


Karabulut K. , Alnak D. E.

Tesisat Mühendisliği, cilt.28, ss.38-52, 2020 (Diğer Kurumların Hakemli Dergileri)

  • Cilt numarası: 28 Konu: 176
  • Basım Tarihi: 2020
  • Dergi Adı: Tesisat Mühendisliği
  • Sayfa Sayıları: ss.38-52

Özet

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.