Gözenekli Düz Bir Yüzeye Çarpan Jetin Sayısal Olarak İncelenmesi

Yıl 2017, Cilt: 7 Sayı: 1, 9 - 28, 15.06.2017

Emre Aşkın Elibol Haşmet Türkoğlu

Öz

Bu çalışmada, gözenekli
malzeme ile kaplanmış sabit sıcaklıkta tutulan düz levha üzerine çarpan jetin
akış ve ısı transferine etkileri nümerik olarak incelenmiştir. Birbirine
paralel olarak duran, iki yatay levhadan biri olan alt levha, gözenekli bir
tabaka ile kaplanmış ve üst levhanın ortasında bulunan lüleden çıkan hava jeti
alt levhaya çarptırılmıştır. Gözenekli tabakanın katı matrisi ile akışkan
arasında yerel ısıl denge olduğu kabul edilerek, laminar ve kararlı rejim için
çözümler yapılmıştır. Gözeneklilik, gözenekli tabakanın kalınlığı ve jet
Reynolds sayısının farklı değerlerinde simülasyonlar yapılarak, bu
parametrelerin yerel Nusselt sayısı’na (Nu) etkileri analiz edilmiştir.
Sonuçlar, yatay (x) yönde; yerel Nu sayıları ve sıcak alt levhadan olan ısı
akıları, gözenekli tabaka bulunmayan durum ile karşılaştırılarak yorumlanmıştır.
Analizler için yazılım paketi olan ANSYS Fluent yazılımı kullanılmıştır.
Sonuçlar, sıcak lelvha yüzeyinin gözenekli tabaka ile kaplandığı durumlarda,
gözenekli malzemenin belirli gözeneklilik ve kalınlık değerleri aralığında
olması halinde, ısı transferinin gözenekli tabaka kullanılmayan duruma göre daha
etkin olduğunu göstermiştir.

Anahtar Kelimeler

Çarpan jet, Gözenekli tabaka, Hesaplamalı akışkanlar dinamiği

Kaynakça

• Cho, H. H., Kim, K. M. and Song, J. (2011). Applications of impingement jet cooling systems. In A. I. Shanley (Eds.), Cooling systems: Energy, engineering and applications. Hauppauge, NY. Nova Science Publishers Inc.
• Demircan, T. (2005). Bir Yüzeye Çarpan Osilasyonlu İki Boyutlu Dikdörtgen Jetin Sayısal Olarak İncelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
• Demircan, T. And Turkoglu, H. (2010). The numerical analysis of oscillating rectangular impinging jets. An International Journal of Computation and Methodology, 58 (2), 146-161.
• Dullien, F. A. L. (1991). Porous Media: Fluid Transport and Pore Structure (Second edition). San Diego: Academic Press.
• Ergün, S. (1952). Fluid flow through packed columns. Chemical Engineering and Progress, 8, 89-94.
• Incropera, F. P. And Dewitt, D. P. (2011). Introduction to heat transfer (Sixth edition). New York: John Wiley & Sons Inc.
• Lemos, M. J. S. and Fischer, C. (2008). Thermal analysis of an impinging jet on a plate with and without a porous layer. International Journal of Computation and Methodology, 54 (11), 1022-1041.
• Ozmat, B., Leyda, B. And Benson, B. (2007). Thermal applications of open-cell metal foams. Materials and Manufacturing Processes, 19 (4), 839-862.
• Telışık, Ç. B. (2007). Lüle-Hedef Yüzey Arası Uzaklığın Çarpan Jet Akış ve Isı Transferi Karakteristiklerine Etkisinin Sayısal Olarak İncelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.