İTÜDERGİSİ/d, Cilt 9, Sayı 4 (2010)

Yazı Büyüklüğü:  Küçük  Orta  Büyük

Gözenekli ortamda ikili geçirgenli yapının doğal taşınımla ısı ve kütle geçişine etkisi

Sevgi AKBAL, A. Filiz BAYTAŞ

Özet


Bu çalışmanın amacı, içerisinde ısı ve kütle üretimi olan ve geçirgenliğin tektürel olmadığı gözenekli ortamda doğal taşınımla ısı ve kütle geçişini Darcy-Brinkmam modeli kullanarak incelemektir. İki boyutlu akışkana doymuş gözenekli ortamdaki akış için Soret ve Dufour etkisi ihmal edilmiş ve yoğunluk için Boussinesq yaklaşımı kullanılmıştır. Elde edilen boyutsuz korunum denklemleri hücre merkezli sonlu hacimler yöntemi ile ayrıklaştırılmıştır. Boyutsuz akım fonksiyonları “Succesive Over Relaxation”; boyutsuz derişiklik, enerji ve çevrinti taşınım denklemleri “Alternating Direction Implicit” yöntemleri ile çözülmüştür. Farklı geçirgenliğe sahip bölgelerin gözenekli ortamdaki ısı ve kütle geçişine etkisini incelemek için iki farklı geçirgenli yapıyı temsil edecek altı farklı model oluşturulmuştur. Bu modellerin geçirgenlik değerleri 10-7ve 10-4 olmak üzere iki farklı Darcy sayısı (Da) ile temsil edilmiştir. Yapılan sayısal çalışmalarda gözeneklilik (ε=0.4), Prandtl sayısı (Pr=0.7), boyut oranı (A=1), Lewis sayısı (Le=10), yüzdürme oranı (N=2) sabit tutulmuştur. Farklı Rayleigh sayıları (Ra) kullanılarak yapılan incelemenin sonuçları, akım fonksiyonu, eşderişiklik ve eşsıcaklık eğrileri kullanılarak sunulmuştur. Sonuçlar, ayrıca Nusselt (Nu), Sherwood (Sh) sayılarının ve normalize edilmiş derişiklik değerlerinin değişimi dikkate alınarak değerlendirilmiştir. Çalışmada, ikili geçirgenli yapı ile oluşturulan modellerin ısı ve kütle geçişi üzerindeki etkilerinin yüksek Rayleigh sayıları için farklılaştığı sonucuna varılmış. Ayrıca, düşey eksen boyunca oluşturulan ikili geçirgenli yapı, yatay eksen boyunca oluşturulan ikili geçirgenli yapıdan daha etkili olmuştur. Bunun sebebi geçirgen kısmın tamamının yüksek Darcy sayısına sahip olmasıdır.

 

Anahtar Kelimeler: Doğal taşınım, gözenekli ortam, Darcy-Brinkman modeli, geçirgenlik, Darcy sayısı, Rayleigh sayısı.


Tam Metin: PDF