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

Abstract

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.