Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2007
Öğrenci: MEHMET FEVZİ KÖSEOĞLU
Danışman: ŞENOL BAŞKAYA
Özet:Çarpan jetlerin akış ve ısı transferi özellikleri, jet çıkış geometrisinden jet çıkışındaki hız profiline, jet ile plaka arasındaki mesafeden jet içerisindeki türbülansa, çarpma plakası geometrisinden jet ile plaka arasındaki sıcaklık farkına kadar birçok parametreye bağlı olarak değişmektedir. Bu çalışmada ilk olarak, jet ile çarpma plakası arasındaki sıcaklık farkının yerel ve ortalama ısı transferine etkisi Re =250-10000, jet plaka mesafesi H/D=2-12 aralığında deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Bahsedilen sıcaklık farkının özellikle küçük jet hızlarında ortalama ısı transferi üzerinde %35'e varan oranlarda etkili olduğu ve kaldırma kuvveti etkisiyle oluşan akışın yerel ısı transferini çarpma plakasının değişik bölgelerinde arttırdığı veya azalttığı gözlemlenmiştir. Çarpma plakası üzerinde elde edilen Nu sayıları plaka boyunca doğrusal olmayan bir şekilde değişmektedir. Bahsedilen değişimin belirli aralıklarla ısıl çiftler kullanılarak belirlenmesi özellikle küçük jet çaplarının kullanıldığı durumlarda mümkün olmamaktadır. Bu değişimin jet çıkış geometrisinin bir fonksiyonu olarak her noktada belirlenebilmesi için sıvı kristal sıcaklık ölçüm tekniği kullanılarak dairesel, eliptik ve dikdörtgen kesitli 9 farklı jet geometrisi için deneyler yapılmıştır. Dairesel jetten farklı eliptik ve dikdörtgen geometrilerin özellikle durma bölgesinde pasif bir ısı transferi arttırım mekanizması olarak kullanılabileceği sonucuna ulaşılmıştır. Dairesel ve eliptik jetin akış alanı jet geometrisinin ve jet ile plaka arasındaki mesafenin bir fonksiyonu olarak ayrıntılı Lazer Doppler Anemometrisi (LDA) ve basınç ölçümleriyle belirlenmiştir. Eliptik jetlerde eksen kayması olduğu ve dairesel jetten daha küçük potansiyel öz uzunluğuna sahip oldukları belirlenmiştir. Jet çıkışından başlayıp plaka sonuna kadar elde edilen hız ve türbülans verilerinin, maksimum ısı transferi konumunun belirlenmesine yönelik Re=100-10000 ve H/D=2- 12 aralığında gerçekleştirilen parametrik sayısal çalışma sonuçlarıyla birlikte incelenmesi sonucunda, elde edilen ısı transferinin plaka üzerinde jetin ivmelenmesi ve jet içerisindeki türbülans yoğunluğu ile ilgisi olduğu belirlenmiştir. Çarpan jet akışı sayısal modellemeye uygun basit geometrisi ve karmaşık akış özellikleri göstermesi sebebiyle bir çok farklı türbülans modelinin test edilmesi için çok uygun bir akıştır. Düşük Re sayılı Lam- Bramhorst k-ε türbülans modeli dairesel, eliptik ve dikdörtgen kesitli türbülanslı jetlerin modellemesinde test edilmiştir. Sonuç olarak modelin ısı transferini çarpma plakası üzerinde her noktada belirlemede yetersiz kaldığı ancak durma noktasından itibaren genel değişimi yakalayabildiği görülmüştür.