Araştırma Makalesi
PDF Zotero Mendeley EndNote BibTex Kaynak Göster

Standart k-ϵ Modeli Temelinde Eksenel Simetrik Sıkıştırılamaz Türbülanslı Akış Isı Transferi için Boyutsuz Ana Denklemlerin Türetilmesi

Yıl 2020, Cilt 20, Sayı 6, 1096 - 1111, 31.12.2020
https://doi.org/10.35414/akufemubid.821009

Öz

Bu çalışmada, sabit termo-fiziksel özellikler kabul edilerek ve belirli bir boyutsuzlaştırma şeması kullanılarak, ısı transferi hesaplamaları için eksenel simetrik sıkıştırılamaz türbülanslı akışı yöneten ana denklemler türetilmiştir. Silindirik koordinat sisteminde ana denklemlerin vektör formlarının açılması için vektör cebri kullanılmıştır. Açısal doğrultuya göre birim vektörlerin türevleri üzerine vurgulama yapılmıştır. Zaman ortalamalı terimler ile Reynolds gerilmeleri terimlerinin ayrılması için Reynolds bileşenlerine ayırma yöntemi kullanılmıştır. Reynolds gerilmelerinden kaynaklanan kapama sorununu çözmek için standart k-ϵ türbülans modeli seçilmiştir. Model girdilerinden sonra ana denklemlerin düzenlenmesi açık olarak verilmiştir. Ayrıca boyutsuzlaştırma şemasını oluşturan parametreler verilmiştir. Bütün sürecin değerlendirmeleri verilmiştir. Çalışmanın iki ana amacı, gerekli denklemlerin açık olarak verilmesi ve denklemlerin düzenlenmesindeki bazı anahtar adımların ortaya konmasıdır. Ayrıca kavramların anlaşılmasına katkı sağlamak için özgün görsellerin sunumu amaçlanmıştır.

Kaynakça

  • Anderson, D.A., Tannehill, J.C., Pletcher, R.H., 1984. Computational Fluid Mechanics and Heat Transfer. USA, Hemisphere publishing corporation, 181-235.
  • Anonymous, 2009. ANSYS FLUENT 12.0. Theory Guide. ANSYS, Inc., 4:1-4:58.
  • Canli, E., 2020. Numerical solution of transient conjugated heat transfer in thick walled pipes with turbulent flow. Ph.D. Thesis, Selcuk University Institute of Sciences, Konya, Turkey, 153.
  • Happel, J., Brenner, H., 2012. Low Reynolds number hydrodynamics: with special applications to particulate media. 1, Springer Science & Business Media, 474-524.
  • Jayatilleke, C.L.V., 1966. The influence of Prandtl number and surface roughness on the resistance of the laminar sub-layer to momentum and heat transfer. PhD Thesis, Imperial College of Science and Technology, London, UK, 271.
  • Launder, B.E., Spalding, D.B, 1974. The numerical computation of turbulent flows. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 3(2), 269-289.
  • Moukalled, F., Mangani, L., Darwish, M., 2016. The finite volume method in computational fluid Dynamics. 113, Berlin, Germany, Springer, 9-82.
  • Patankar, S., 1980. Numerical heat transfer and fluid flow. London, CRC Press, 25-139.
  • Tennekes, H., Lumley, J., 1972. A first course in turbulence. The MIT Press, 149-248.
  • Versteeg, H.K., Malalasekera, W., 2007. An introduction to computational fluid dynamics: the finite volume method. Pearson education, 40-281.

Derivation of Dimensionless Governing Equations for Axisymmetric Incompressible Turbulent Flow Heat Transfer Based on Standard k-ϵ Model

Yıl 2020, Cilt 20, Sayı 6, 1096 - 1111, 31.12.2020
https://doi.org/10.35414/akufemubid.821009

Öz

In this work, equations that govern axisymmetric incompressible turbulent flow for heat transfer calculations are derived assuming constant thermo-physical properties and a specific nondimensionalization scheme. Vector algebra is used for expanding vector form of governing equations in cylindrical coordinate system. Emphasis is on the derivatives of unit vectors according to azimuthal direction. Reynolds decomposition is used for separating time averaged terms and Reynolds Stress terms. Standard k-ϵ turbulence model is selected for solving closure problem due to the Reynolds stresses. Organization of the governing equations after model inputs is done explicitly. Also, parameters that constitute nondimensionalization scheme are given. Evaluations of the complete process are given. Two major aims of the work are presenting necessary equations explicitly and revealing some key steps for reorganization of the equations. It is also aimed to present novel illustrations in order to contribute comprehension of the concepts.

Kaynakça

  • Anderson, D.A., Tannehill, J.C., Pletcher, R.H., 1984. Computational Fluid Mechanics and Heat Transfer. USA, Hemisphere publishing corporation, 181-235.
  • Anonymous, 2009. ANSYS FLUENT 12.0. Theory Guide. ANSYS, Inc., 4:1-4:58.
  • Canli, E., 2020. Numerical solution of transient conjugated heat transfer in thick walled pipes with turbulent flow. Ph.D. Thesis, Selcuk University Institute of Sciences, Konya, Turkey, 153.
  • Happel, J., Brenner, H., 2012. Low Reynolds number hydrodynamics: with special applications to particulate media. 1, Springer Science & Business Media, 474-524.
  • Jayatilleke, C.L.V., 1966. The influence of Prandtl number and surface roughness on the resistance of the laminar sub-layer to momentum and heat transfer. PhD Thesis, Imperial College of Science and Technology, London, UK, 271.
  • Launder, B.E., Spalding, D.B, 1974. The numerical computation of turbulent flows. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 3(2), 269-289.
  • Moukalled, F., Mangani, L., Darwish, M., 2016. The finite volume method in computational fluid Dynamics. 113, Berlin, Germany, Springer, 9-82.
  • Patankar, S., 1980. Numerical heat transfer and fluid flow. London, CRC Press, 25-139.
  • Tennekes, H., Lumley, J., 1972. A first course in turbulence. The MIT Press, 149-248.
  • Versteeg, H.K., Malalasekera, W., 2007. An introduction to computational fluid dynamics: the finite volume method. Pearson education, 40-281.

Ayrıntılar

Birincil Dil İngilizce
Konular Mühendislik
Bölüm Makaleler
Yazarlar

Eyüb CANLI (Sorumlu Yazar)
Selçuk Üniversitesi
0000-0002-9358-1603
Türkiye


Ali ATES
SELÇUK ÜNİVERSİTESİ
0000-0002-5506-8200
Türkiye


Şefik BİLİR Bu kişi benim
KONYA TEKNİK UNİVERSİTESIİ
0000-0001-7552-3437
Türkiye

Teşekkür This work is derived from Ph.D. thesis of Canli (2020). Canli, E, 2020. Numerical solution of transient conjugated heat transfer in thick walled pipes with turbulent flow, Ph.D Thesis, The Graduate School of Natural and Applied Science of Selçuk University, Konya, Turkey, 142 pages.
Yayımlanma Tarihi 31 Aralık 2020
Başvuru Tarihi 4 Kasım 2020
Kabul Tarihi 2 Aralık 2020
Yayınlandığı Sayı Yıl 2020, Cilt 20, Sayı 6

Kaynak Göster

Bibtex @araştırma makalesi { akufemubid821009, journal = {Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi}, issn = {}, eissn = {2149-3367}, address = {}, publisher = {Afyon Kocatepe Üniversitesi}, year = {2020}, volume = {20}, pages = {1096 - 1111}, doi = {10.35414/akufemubid.821009}, title = {Derivation of Dimensionless Governing Equations for Axisymmetric Incompressible Turbulent Flow Heat Transfer Based on Standard k-ϵ Model}, key = {cite}, author = {Canlı, Eyüb and Ates, Ali and Bilir, Şefik} }
APA Canlı, E. , Ates, A. & Bilir, Ş. (2020). Derivation of Dimensionless Governing Equations for Axisymmetric Incompressible Turbulent Flow Heat Transfer Based on Standard k-ϵ Model . Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi , 20 (6) , 1096-1111 . DOI: 10.35414/akufemubid.821009
MLA Canlı, E. , Ates, A. , Bilir, Ş. "Derivation of Dimensionless Governing Equations for Axisymmetric Incompressible Turbulent Flow Heat Transfer Based on Standard k-ϵ Model" . Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi 20 (2020 ): 1096-1111 <https://dergipark.org.tr/tr/pub/akufemubid/issue/59320/821009>
Chicago Canlı, E. , Ates, A. , Bilir, Ş. "Derivation of Dimensionless Governing Equations for Axisymmetric Incompressible Turbulent Flow Heat Transfer Based on Standard k-ϵ Model". Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi 20 (2020 ): 1096-1111
RIS TY - JOUR T1 - Derivation of Dimensionless Governing Equations for Axisymmetric Incompressible Turbulent Flow Heat Transfer Based on Standard k-ϵ Model AU - Eyüb Canlı , Ali Ates , Şefik Bilir Y1 - 2020 PY - 2020 N1 - doi: 10.35414/akufemubid.821009 DO - 10.35414/akufemubid.821009 T2 - Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi JF - Journal JO - JOR SP - 1096 EP - 1111 VL - 20 IS - 6 SN - -2149-3367 M3 - doi: 10.35414/akufemubid.821009 UR - https://doi.org/10.35414/akufemubid.821009 Y2 - 2020 ER -
EndNote %0 Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi Derivation of Dimensionless Governing Equations for Axisymmetric Incompressible Turbulent Flow Heat Transfer Based on Standard k-ϵ Model %A Eyüb Canlı , Ali Ates , Şefik Bilir %T Derivation of Dimensionless Governing Equations for Axisymmetric Incompressible Turbulent Flow Heat Transfer Based on Standard k-ϵ Model %D 2020 %J Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi %P -2149-3367 %V 20 %N 6 %R doi: 10.35414/akufemubid.821009 %U 10.35414/akufemubid.821009
ISNAD Canlı, Eyüb , Ates, Ali , Bilir, Şefik . "Derivation of Dimensionless Governing Equations for Axisymmetric Incompressible Turbulent Flow Heat Transfer Based on Standard k-ϵ Model". Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi 20 / 6 (Aralık 2020): 1096-1111 . https://doi.org/10.35414/akufemubid.821009
AMA Canlı E. , Ates A. , Bilir Ş. Derivation of Dimensionless Governing Equations for Axisymmetric Incompressible Turbulent Flow Heat Transfer Based on Standard k-ϵ Model. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2020; 20(6): 1096-1111.
Vancouver Canlı E. , Ates A. , Bilir Ş. Derivation of Dimensionless Governing Equations for Axisymmetric Incompressible Turbulent Flow Heat Transfer Based on Standard k-ϵ Model. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2020; 20(6): 1096-1111.
IEEE E. Canlı , A. Ates ve Ş. Bilir , "Derivation of Dimensionless Governing Equations for Axisymmetric Incompressible Turbulent Flow Heat Transfer Based on Standard k-ϵ Model", Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, c. 20, sayı. 6, ss. 1096-1111, Ara. 2021, doi:10.35414/akufemubid.821009