Çarpan eğik akışkan jet kullanarak düz plaka üzerindeki akış ve ısı transferinin sayısal olarak incelenmesi

Yıl 2019, Cilt: 34 Sayı:1, 165 - 176, 26.03.2019

Amir Lak Tamer Çalışıır Şenol Başkaya

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.416473

Öz

Bu çalışmada, PHOENICS Sayısal Akışkanlar Dinamiği programı ile dairesel eğik bir jet kullanılarak bir yüzey üzerindeki hidrodinamik ve ısı transferi özellikleri sayısal olarak incelenmiştir. Farklı Re sayıları ve nozul-plaka mesafelerinde jet açısının ısı transferi ve akış alanına etkileri iki boyutlu olarak irdelenmiştir. Jet açıları (45°<α<90°), nozul-plaka arası mesafe (2<H/D<8) ve Re sayısı ise (1500<Re<30000) aralıklarında modellenmiştir. Bu çalışmanın amacı eğik jet altındaki yüzeyler üzerinden olan ısı transferinin sayısal yöntemler kullanarak hidrodinamik ve ısı transfer özelliklerinin detaylı bir şekilde incelemektir. Ayrıca sayısal sonuçlar deneysel verilerle karşılaştırılıp uyumluluğu ispatlanmıştır. Çalışmada, tüm Re sayılarında ve H/D değerlerinde jet açısının azalmasıyla ısı transferinin azaldığı gözlemlenmiştir. İncelenen geometride jetin durma noktası farklı açılar için aynı değildir ve 90° durumunda durma noktası tam plakanın ortasıdır. Ancak, açının azalmasıyla çarpma noktası sağ tarafa kaymaktadır. Düşük Re sayıları için nozul-plaka mesafesi arttıkça ısı transferi azalmaktadır. 

Anahtar Kelimeler

Eğik jet, ısı transferi; sayısal akışkanlar dinamiği

Kaynakça

• Akçay M., Sekmen Y., Gölcü., Oto cam temperleme işleminde ısıtma ve soğutma sıcaklıklarının ani soğutma suresine ve parçacık sayısına etkisi, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 29, 605-615, 2014.
• O’Donovan T.S., Murray D.B., Torrance A.A., Jet heat transfer in the vicinity of a rotating grinding wheel, Proc Instit Mech Eng Part C J Mech Eng Sci, 220,836–845, 2006.
• Yan X., Saniei N., Heat transfer from an obliquely impinging circular air jet to a flat plate, Int J Heat Fluid Flow, 18, 591–599, 1979.
• Çalışır T., Çalışkan S., Kılıç M., Başkaya Ş., Çarpan akışkan jetleri kullanarak kanatçıklı yüzeyler üzerindeki akış alanının sayısal olarak incelenmesi, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 32, 127-138, 2017.
• Attalla M., Salem M., Heat transfer from a flat surface to an inclined impinging jet, Heat Mass Transfer, 50, 915–922, 2014.
• Schueren S., Hoefler F., Wolfersdorf J.V., Naik S., Heat transfer in an oblique jet impingement configuration with varying jet geometries, ASME and Alstom Technology, 6-10, 2011.
• Metzger D.E., Bunker R.S., Local Heat Transfer in Internally Cooled Turbine Airfoil Leading Edge Re- gions: Part I – Impingement Cooling without Film Coolant Extractio, Journal of Turbo Machinery, 451-458, 1990.
• Choo K., Kang T.Y., Kim S.J., Study of heat transfer for a pair of rectangular jets impinging on an inclined surface, Heat and Mass Transfer, 46, 411–425, 2003.
• CHAM., Documentation for PHOENICS Version 2009, London.
• Eiamsa S., Promvonge P., Numerical study on heat transfer of turbulent channel flow over periodic grooves, Heat and Mass Transfer, 35, 844–852, 2008.
• Tennekes H., Lumley J.L., A First Course in Turbulence, United States: MIT Press, (16 Edition), 59-100, 1997.
• Wang S.J., Mujumdar A.S., A comparative study of five low Reynolds number k-ε models for impingement heat transfer, Applied Thermal Engineering, 25, 31-44, 2005.
• Lytle D., Webb B.W., Air jet impingement heat transfer at low nozzle-plate spacings, International Journal of Heal Mass Transfer, 31, 1687-1697, 1994.
• Köseoğlu, M.F., Çarpan Akışkan Jetleri Kullanılarak Elektronik Elemanların Soğutulmasının Deneysel ve Sayısal Olarak İncelenmesi, Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 127-135, 2007.
• O’Donovan T.S., Murray D.B., Fluctuating fluid flow and heat transfer of an obliquely impinging air jet, Int J Heat Mass Transf, 51, 6169–6179, 2008.
• Goldisten R.J., Behbahain I., Heppelmann K., Stream-wise distribution of the recovery factor and the local heat transfer coefficient to an impinging circular air jet. Int J Heat Mass Transf, 29,1227–1235, 1986.
• Baughn J.W., Shimizu S.S., Heat transfer measurements from a surface with uniform heat flux and an impinging jet, ASME J Heat Transf, 111, 1096–1098, 1989.
• Rubel A., Oblique impingement of a round jet on plane surface, AIAA J 20, 1756–1758, 1982.
• Beitelmal A.H., Michel A.S., Chandrakant D.P., The effect of inclination on the heat transfer between a flat surface and an impinging two-dimensional air jet, Int J Heat Fluid Flow 2, 156–163, 2000.
• Gibson M.M., Harper R.D., Calculation of impinging jet heat transfer with the low Reynolds number k-ξ turbulence model, International Journal of Heat and Fluid Flow, 18, 80-87, 1997.