Yatay ve eğimli kanallarda laminer akışta karışık konveksiyon ile ısı transferinin deneysel ve sayısal olarak incelenmesi

Abstract

YATAY VE EĞİMLİ KANALLARDA LAMİNER AKIŞTA KARIŞIK KONVEKSİYON İLE ISI TRANSFERİNİN DENEYSEL VE SAYISAL OLARAK İNCELENMESİ (Doktora Tezi) Abuzer ÖZSUNAR GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ Haziran 1999 ÖZET Bu çalışmada, yatay ve eğimli kanallarda laminer akış durumunda karışık konveksiyon ile ısı transferi deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Deneysel çalışmada iki farklı en/yükseklik oranında (E YO), farklı eğimde (0-30°) ve Reynolds sayısı (50-1000) aralığında deneyler yapılmıştır. Ayrıca, farklı Reynolds ve Grashof sayıları için parametrik çalışma gerçekleştirilmiştir. Deneysel sonuçlarla, sayısal akışkanlar dinamiği(SAD) yöntemi ile elde edilen sonuçların karşılaştırılıp uyum içinde oldukları gözlendikten sonra, çalışmanın bütünlüğünü sağlamak açısından,fiziksel sınırlamalar nedeniyle yapılamayan deneyler için SAD yöntemi ile parametrik çalışmalar yapılmıştır. SAD yöntemi ile yapılan çalışmada PHOENICS paket programı kullanılmıştır. Her iki yöntemle yapılan çalışma da yerel Nusselt sayısı dağılımı ve dengesizliğin başlangıcı belirlenmiş ve kanal eğim açısı ile Grashof ve Reynolds sayısının dengesizliğin başlangıcına etkisi araştırılmıştır. SAD yöntemi ile akışın yapısı ve sıcaklık dağılımları vektörel ve kontur grafikleri ile ayrıntılı olarak ortaya konmuştur. Kanal eğim açısının artışı ile dengesizliğin başlangıcının akış yönünde ilerlediği ve Grashof sayısının artışı ile dengesizliğin başlangıcı mesafesinin azaldığı belMenmiştir. Bilim Kodu Anahtar Kerimeler Sayfa Adedi Tez Yöneticisi 625.04.02 Karışık konveksiyon, kanal akışı, laminer akış, 293 Prof. Dr. Mecit SÎVRİOĞLU

11 EXPERIMENTAL AND NUMERICAL INVESTIGATION OF HEAT TRANSFER WITH LAMINAR MIXED CONVECTION IN HORIZONTAL AND INCLINED CHANNELS (Ph. D. Thesis) Abuzer ÖZSUNAR GAZİ UNIVERSITY INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY June 1999 ABSTRACT In this study, heat transfer with mixed convection in horizontal and inclined channels in case of laminar flow was investigated experimentally and numerically. In the experimental part, experiments were carried out with respect to two aspect ratios (EYO), different inclination angles (0-30°) and different Reynolds numbers in the range of (50-1000). Furthermore, parametric studies were done for different Reynolds and Grashof numbers. After comparing and observing the agreement of the experimental results with those obtained from computational fluid dynamics method (CFD), for the completeness of the study, parametric studies were held by means of CFD method for the experiments that could not be achieved due to physical restrictions. PHOENICS code was used in studies with CFD. In both methods, the distribution of local Nusselt number and the onset of instability were determined and effects of channel inclination angle, Grashof and Reynolds numbers on the onset of instability were investigated. The structure of flow and the temperature gradient were given in details in the form of vectorial and contour graphs by means of CFD method. It was observed that the onset of instability advances forward through the flow direction with an increase in the inclination angles and, the distance of the onset of instability, however, decreases with the increase in the Grashof number. Science Code Key Words Page Number Adviser 625.04.02 Mixed convection, channel flow, laminar flow, 293 Prof. Dr. Mecit SİVRİO?LU