Kesit alanı periyodik olarak değişen borularda akış ve ısı transferi probleminin kontrol hacimi yöntemi ile çözümü

Abstract

ÖZET Bu tez çalışmasında, akış kesit alanı periyodik olarak değişen borulardaki laminer akış ve ısı transferi problemi, kontrol hacmi yöntemi kullanılarak çözülmüştür. Bunun için eksenel simetrik boru akışlarınki hız ve sıcaklık alanını çözen FORTRAN dilinde yazılmış bir bilgisayar programı, laminer tam gelişmiş periyodik akış problemini çözecek şekilde geliştirilmiştir. Çalışmalar, yüzeyde sabit ısı akısı için, periyodik engellerin duvara bitişik ve ayrık olması durumlarında yapılmıştır. Çözümler, bitişik durumda periyot uzunluğu, ayrık durumda ise engelin duvardan olan mesafesi parametre seçilerek elde edilmiş ve bitişik durum için literatürden gelen verilerle karşılaştırılma yapılmıştır. Bu tez çalışmasından elde edilen sayısal sonuçların literatürden gelen verilerle genellikle uyum içerisinde olduğu görülmüştür. Bazı durumlar için görülen farklılıkların yapılan farklı kabullerden kaynaklandığı irdelenmiştir. Periyodik engellerin duvara bitişik olması durumu için, en küçük periyot uzunluğunda yüksek sürtünme faktörü ve düşük Nusselt sayısı elde edilmiştir. Artan perryod uzunluğu ile /Re ve Nusseft sayısı sırasıyla boş boru için sabit değerler olan 64 ve 4.364 değerlerine yaklaştığı görülmüştür Ayrık durum için ise, periyodik engeli boru eksenine yaklaştırdıkça ısı transferinde bir iyileşme, sürtünme faktöründe ise bitişik duruma göre bir artış olduğu görülmüştür. Anahtar Kelimeler : Periyodik akış, laminer akış, pertyodik sınır koşullan, periyodik engeller.

SUMMARY In this study, numerical solution of flow field and heat transfer problems in tubes having periodically varying cross-sectional area by using control volume method is obtained. A FORTRAN computer program solving axisymetric pipe flow problem has been modified to solve periodically fully developed laminar flow problem. Studies have been carried out for wall-attached and displaced periodic obstacles. Periodic length is chosen as a parameter for the wall-attached case and distance between tube wall and periodic obstacle is chosen as a parameter for displaced obstacle case. For the wall-attached obstacle case, numerical results have been compared with data comes from literature. Some discrepancies appears on results orginated from different assumptions have been discussed. For the wall attached obstacle case, the shortest periodic length causes high friction factor and low Nusselt number. It has been observed that as periodic length increases, the values of /Re and Nusselt number approach the empty tube constant values of 64 and 4.364, respectively. For the displaced obstacles case, as periodic obstacle approaches the centerline of the tube, both friction factor and Nusselt number tend to increase. Key Words : Periodic flow, laminar flow, periodic boundary conditions, periodic obstacles. V