NANOAKIŞKAN KULLANILAN GERİYE DÖNÜK ADIM AKIŞINDA FARKLI ADIM KÖŞE YAPILARININ ISI TRANSFERİ VE AKIŞ ÖZELLİKLERİNİN ARAŞTIRILMASI

Abstract

Ayrılmış akış bölgesinin kontrolü, ısı ve kütle transferi miktarını artırmak için oldukça önemlidir. Bu amaçla, günümüzde ısıl yayılım ve ısıl iletkenlik gibi termofiziksel özellikleri son derece iyi olup, mükemmel bir kararlılık ve ısı taşınım katsayısı değerlerine sahip olan nanoakışkanların kullanılması yönünde çeşitli araştırmalar yapılmaktadır. Bu çalışmada, dikey olarak konumlandırılmış geriye dönük adım akışı geometrisinde h/2 ve 3h/4 olmak üzere farklı pah uzunluklu adım köşe yapılarının pahsız (normal) geometriye göre ısı transferi ve akış özellikleri hacimce %0.01 konsantrasyona sahip GO-saf su nanoakışkanının kullanılmasıyla saf su ile karşılaştırılarak sayısal olarak incelenmiştir. Akışkanların kanala giriş sıcaklıkları 303 K iken, geriye dönük adımın sabit duvar yüzey sıcaklığı 316.5 K‘ dir. 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 yaklaşımıyla ANSYS-FLUENT bilgisayar programıyla çözülmesiyle elde edilmiştir. Çalışmada kullanılan nanoakışkan tek fazlı kabul edilmiş olup, deneysel olarak elde edilen termofiziksel özellikler kullanılmıştır. Geriye dönük adımın genişleme oranı 1.5’ dir. 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 ve hız konturları ve akım çizgisi dağılımları görselleştirilmiştir. Re=7500 için %0.01 GO-saf su nanoakışkanının akışında 3h/4 pah uzunluklu geriye dönük adım geometrisinin ortalama Nu sayısının saf su kullanılan geometriden %11.85 daha fazla olduğu bulunmuştur.