Geri Basamak Akışlarında Basınç Gradyeni Değişiminin Akış ve Isı Transferi Üzerine Etkileri
Özet Görüntüleme: 83
/ 
PDF İndirme: 73
DOI:
https://doi.org/10.5281/zenodo.7364799Anahtar Kelimeler:
Geri basamak akışları, yeniden birleşme, ısı transferi, akışkanlar mekaniğiÖzet
Geri basamak akışları geçmişten günümüze hesaplamalı akışkanlar dinamiği ve ısı transferi incelemeleri için gerek deneysel gerek nümerik olarak oldukça fazla sayıda çalışmaya konu olmuştur. Bu akışlarının tipik özelliklerinin aniden değişen kanal yüksekliğinden sonra meydan gelen akış ayrılması ve kanal uzunluğu yeteri kadar uzunsa oluşan akışın yeniden birleşmesi gelmektedir. Hem laminer hemde türbülanslı akış örneklerini görebileceğimiz bu tür akışlarda, akışın yeniden birleşmesine bağlı olarak ısı transferi de gerçekleşmektedir. Bu çalışmada kapalı bir kanalda türbülans şiddetinden bağımsız olarak basamak öncesinde belirlenmiş bir noktadan itibaren kanal çıkışına doğru daralan ve genişleyen kanal geometrisine bağlı olarak basamak sonrası yeniden birleşme ve ısı transferi incelenmiştir. Literatür çalışmalarında oldukça yaygın olarak incelenen deneysel bir çalışmadaki sonuçlara; ANSYS Fluent programında Standard k ε modeli kullanılarak ulaşılmıştır. Uygulanan nümerik model ile deneysel verilere ulaşılmasının ardından, daralan ve genişleyen kanal geometrisi kullanılarak elde edilen sonuçlar incelenmiştir. Basınç gradyeni etkisinin kanal çıkışına doğru azaldığı durumlarda yeniden birleşme bölgesinin kanal çıkışına doğru ilerlediği ve ısı transferi kapasitesinin azaldığı tespit edilmiştir.
Referanslar
Armaly, BF., Durst, F., Pereira, JCF., Schönung, B. (1983). Experimental and theoretical investigation of backward-facing step flow. J. Fluid Mech, 127: 473-496.
Ateş, M. (2015). Geri Basamak Akışlarında Dış Türbülansın Ve Basınç Gradyeninin Isı Transferi Üzerine Etkileri. Yüksek Lisans Tezi, Uludağ Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, Bursa.
Ateş, M., Pulat, E. (2020). Geri basamak akışlarında dış türbülansın akış ve ısı transferi üzerine etkileri. 2nd International Eurasian Conference On Science, Engineering And Technology, 07-09 October 2020, Gaziantep, Turkey.
Barkley, D., Gomes, MGM., Henderson, RD. (2002). Three-dimensional instability in flow over a backward-facing step. J. Fluid Mech, 473: 167-190.
Biswas, G., Breuer, M., Durst, F. (2004). Backward-facing step flows for various expansion ratios at low and moderate Reynolds numbers. ASME, 126: 362-374.
Bradshaw, P., Wong, FYF. (1972). The reattachment and relaxation of a turbulent shear layer. J. Fluid Mech, 52: 113-135.
Chen, L., Asai, K., Nonomura, T., Xi, G., Liu, T. (2018). A review of backward-facing step (BFS) flow mechanism, heat transfer and control. Thermal Science And Engineering Process, 6: 196-216.
Chen, YT., Nie, JH., Armaly, BF., Hsieh, HT. (2006). Turbulent separated convection flow adjacent to backward-facing step – effects of step height. International Journal of Heat and Mass Transfer, 49: 3670-3680.
Chiang, TP., Sheu, TWH., Tsai, SF. (1997). Topological flow structures in backward-facing step channels. Computers & Fluids, 26: 321-337.
Driver, DM., Seegmiller, HL. (1985). Features of a reattaching turbulent shear layer in divergent channel flow. AIAA Journal, 23: 163-171.
Eaton, JK., Johnston, JP. (1981). A review for research on subsonic turbulent reattachment. AIAA Journal, 19: 1092-1100.
Haque, A., Ahmad, F., Yamada, S., Chaudhry, SR. (2007). Assessment of turbulence models for turbulent flow over backward facing step. World Congress on Engineering, 2-4 July 2007, London, UK.
Hossain, MA., Rahman, T., Ridwan, S. (2013). Numerical investigation of fluid flow through a 2D backward facing step channel. International Journal Of Engineering Research & Technology, 2: 3700-3708.
Isomoto, K., Honami, S. (1989). The effect of inlet turbulence intensity on the reattachment pracess over a backward facing step. Journals of Fluids Engineering, 111: 87-92.
Iwai, H., Nakabe, K., Suzuki, K. (2000). Flow and heat transfer characteristics of backward-facing step laminar flow in a rectangular duct. International Journal of Heat and Mass Transfer, 43: 457-471.
Khanefer, K., Al-Azmi, B., Al-Shammari, A., Pop, I. (2008). Mixed convection analysis of laminar pulsating flow and heat transfer over a backward-facing step. International Journal of Heat and Mass Transfer, 51: 5785–5793.
Lee, T., Mateescu, D. (1998). Experimental and numerical investigation of 2D backward facing step flow. Journals of Fluids and Structures, 12: 703-716.
Pulat, E., Diner, M. (2001). Geri basamak akışının nümerik analizi. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, 7: 29-34.
Togun, H., Safaei, MR., Sadri, R., Kazi, SN., Badarudin, A., Hooman, K., Sadeghinezhad, E. (2014). Numerical simulation of laminar to turbulent nanofluid flow and heat transfer over a backward-facing step. Applied Mathematics and Computation, 239: 153–170.
Vogel, JC., Eaton, JK. (1985). Combined heat transfer and fluid dynamic measurements downstream of a backward-facing step. Journal of Heat Transfer, 107: 922-929.
İndir
Yayınlanmış
Nasıl Atıf Yapılır
Sayı
Bölüm
Lisans
Telif Hakkı (c) 2022 Euroasia Journal of Mathematics, Engineering, Natural & Medical Sciences
Bu çalışma Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License ile lisanslanmıştır.
Dergimizde yayımlanan makaleler, 