Taşıt radyatörlerinde bulunan dar kanallarda akış ve ısı transferinin incelenmesi
Tez Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Otomotiv Mühendisliği (Dr), Türkiye
Tez Danışmanı: Halit Karabulut
Tezin Onay Tarihi: 2018
Tezin Dili: Türkçe
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Desteklendiği Program: Öğretim Üyesi Yetiştirme Programı (ÖYP)
Özet:
Bu çalışmada, sıcaklık ve akış alan denklemleri yeni bir nümerik çözüm yöntemi
kullanılarak, ikizkenar üçgen, sinüzoit ve parabolik kesitli radyatör hava kanallarının akış
ve ısı transferi karakteristikleri belirlenmiştir. Hava kanallarındaki akış ve ısı transferi, hem
tam gelişmiş akış hem de gelişmekte olan akış için modellenmiştir. Her iki durumda, akışın
sıkışmaz ve laminer olduğu kabul edilmiştir. Giriş bölgesinde hız ve sıcaklık sınır
tabaklarının eş zamanlı olarak geliştiği kabul edilmektedir. Kanalların giriş bölgesindeki
akış alanları 3 boyutlu momentum denklemleri ile süreklilik ve momentum denklemlerinin
bileşiminden elde edilen Poisson tipi bir basınç alan denklemi ile modellenmiştir.
Sinüzoidal, parabolik ve ikizkenar üçgen şeklindeki kanal kesitleri ısı transferi ve akış alan
denklemleri için düzensiz çözüm bölgeleri olduğundan bir takım zorluklarla
karşılaşılmaktadır. Bu zorlukları yok etmek için kanalların kesit alanları uygun
transformasyonlar kullanılarak kare şeklindeki çözüm bölgelerine dönüştürülmüştür.
Yönetici denklemlerin içerdiği sıcaklık ve hız bileşenleri de uygun transformasyonlar
kullanılarak boyutsuz büyüklüklere dönüştürülmüştür. Yönetici denklemler sonlu fark
şekline dönüştürüldükten sonra Newton-Raphson yöntemi kullanılarak sayısal yöntemle
çözülmüştür. Tam gelişmiş akış bölgesindeki ısı transferi, sabit ısı akısı (H1) ve sabit duvar
sıcaklığı (T) olmak üzere iki farklı ısıl duvar şartı ile incelenmiştir. Kanalların farklı boy/en
oranları için Nusselt ve Poiseuille sayıları belirlenmiştir. Sonuçlar literatür verileri ile
kıyaslanmış ve uyumlu olduğu görülmüştür. Maksimum sapmanın % 3’ten az olduğu
görülmüştür. Giriş bölgesindeki ısı transferinin analizinde sabit duvar sıcaklığı şartı
uygulanmıştır. Reynolds sayısının 250, 500, 750, 1000 ve 1200 değerlerine karşılık gelen
eksenel Nusselt sayısı dağılımları belirlenmiştir. Sabit duvar sıcaklığına haiz ve boy/en oranı
1,0 olan bir ikizkenar üçgenin giriş bölgesindeki eksenel Nusselt sayısı dağılımı ANSYS
Fluent yazılımı ile de hesaplanmış ve bu tezde geliştirilen metotdan elde edilen Nusselt
sayısı dağılımı ile karşılaştırılmıştır. Sonuçların birbiri ile çok uyumlu olduğu görülmüştür.