Karbon Nanotüp Nanoakışkanının Geriye Dönük Adım Akışında Isı Transferi ve Akış Karakteristiğinin Araştırılması

Abstract

Geriye dönük adım akışı, ısı depolama kaplarının iç ve dış akışında veya güç dönüştürme sistemlerinin toplayıcıları gibi birçok cihazda önemli olup akışın karmaşık yapısı nedeniyle önemli geometrik modellerden biri olarak göze çarpmaktadır. Bu çalışmada, dikey olarak yerleştirilmiş geriye dönük adım akışı geometrisinde h/2 ve 3h/4 olmak üzere farklı pah uzunluklu adım köşe yapılarının düz (pahsız) geometriye göre ısı transferi ve türbülanslı akış özellikleri sayısal olarak incelenmiştir.Geriye dönük adım geometrisinde duvarlardan yalnızca bir tanesi sabit sıcaklıkta tutulurken, diğer duvarlar adyabatiktir. Çalışma akışkanı olarak saf su ve hacimce %0.01 konsantrasyonlu MWCNT-saf su nanoakışkanı kullanılmıştır. Adım genişleme oranı 1.5’ dir. Çalışmanın sonuçları, üç boyutlu, zamandan bağımsız olarak korunum denklemlerinin k-ε türbülans modelli, Boussinesq yaklaşımıyla sonlu hacimler yöntemi olan ANSYS-FLUENT programının kullanılarak çözülmesiyle elde edilmiştir. Sunulan çalışma, literatürde bulunan çalışmanın sayısal sonuçlarıyla karşılaştırılmış olup birbirleriyle uyumlu ve kabul edilebilir olduğu görülmüştür. Sonuçlar, Nu sayısı, akışkanın sıcaklık, türbülans kinetik enerji ve basınç değişimleri olarak sunulmuştur. Ayrıca, geriye dönük adım akışı geometrisinde, sıcaklık, hız ve akım çizgileri dağılımları görselleştirilmiştir. Re=10000 için adım geometrisinin aşağı akım bölgesinde MWCNT-saf su nanoakışkanının kullanıldığı normal geometrinin 3h/4 adım geometrisine göre yaklaşık %8.9 daha fazla ortalama Nu sayısı artışı sağladığı belirlenmiştir.