Bir Yüzeye Çarpan Osilasyonlu İki Boyutlu Dikdörtgen Hava Jetinin Sayısal Olarak İncelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, birbirine paralel olarak duran, iki yatay sonsuz levha arasına püskürtülen bir jet ele alınmıştır. Alttaki levha sabit sıcaklıkta tutulmuş, üstteki levha ise yalıtılmıştır. Üst levhanın ortasındaki dikdörtgen bir lüleden salınımlı bir hava jeti, sıcak alt levhaya çarptırılmıştır. Jet hızı, zamana bağlı sinüs eğrisi şeklinde periyodik değiştirilmiştir. Çalışmalar, Reynolds sayısının 100 ile 700 değerleri arasında yapılmıştır. Salınım genliği 0,1Vo – 0,5Vo aralığında ve salınım frekansı 1-10 Hz aralığında değiştirilerek osilasyonun, akış ve ısı transferine etkileri incelenmiştir. Problemin sayısal analizini yapmak için, kontrol hacmi metodu ve SIMPLE algoritması kullanılarak bir bilgisayar programı geliştirilmiştir. Yapılan çalışmada, maksimum ısı transferinin, çarpma bölgesinde oluştuğu ve levha boyunca akış yönünde ısı transferinin azaldığı belirlenmiştir. Reynolds sayısının artışı ile levha üzerindeki her noktada ısı transferinde artış gözlenmiştir. Ayrıca salınım frekansı ve genliğinin artırılması ile durma noktası Nusselt sayısının, salınımsız jet Nusselt sayısına göre arttığı gözlenmiştir. Bu artışın, Re=100 için yaklaşık %4,51, Re=300 için yaklaşık %8,086, Re=500 için yaklaşık %11,061 ve Re=700 için ise yaklaşık olarak %13,944 oranında olduğu görülmüştür. Çarpan jetlerin ısı transferini belirlenen bir bölgede artırmak için kullanıldığı göz önüne alınırsa, jetin çarptığı bölgede oluşan Nusselt sayısındaki bu artışlar önemlidir

Keywords

• Çarpan jet, Osilasyon, Laminar akış, Sayısal çözüm

Numerical Investigation of an Oscillating Two Dimensional Rectangular Impinging Air Jet

Abstract

In this study, two infinite horizontal plates were considered. The bottom plate was kept at constant temperature, and the top plate was insulated. An oscillating air jet, issued from a rectangular slot on the top plate, was impinged on the bottom hot plate. The jet velocity oscillated sinusoidal. The jet Reynolds number was varied between 100 and 700. Oscillation amplitude and oscillation frequency were varied between 0.1Vo - 0.5Vo and 1-10 Hz, respectively. A computer program, based on control volume method and SIMPLE algorithm, was developed to numerically analyze the problem. Numerical simulations were performed to investigate effects of the Reynolds number, amplitude and frequency of the oscillation on flow and heat transfer. It was observed that maximum heat transfer rate is obtained on stagnation point and heat transfer rate decreases along the plate. The heat transfer rate increases at all points on the plate when Reynolds number increases. It was also observed that the stagnation point Nusselt number increases with increasing oscillation frequency and amplitude compared with steady jet Nusselt number. With increasing oscillation amplitude and frequency the Nusselt number increases 4.51% for Re=100, 8.086% for Re=300, 11.061% for Re=500 and 13.944% for Re=700. Considering the impinging jets are used to increase the heat transfer rate locally, theses in the stagnation point Nusselt number are important

Keywords

• Impinging jet, Oscillation, Laminar flow, Numerical solution