İTÜDERGİSİ/d, Cilt 8, Sayı 2 (2009)

Yazı Büyüklüğü:  Küçük  Orta  Büyük

Zamana bağlı boru akışındaki ısı geçişinin sayısal olarak incelenmesi

Markos ÇAĞAN, Doğan GÜNEŞ, Ali Cemal BENİM

Özet


Bu çalışmada, türbülanslı boru akışındaki taşınım yolu ile gerçekleşen ısı geçişi zamana bağlı sayısal olarak çeşitli yöntemlerin kullanımı ile modellenip, incelenmiştir. Bu maksatla, muhtelif türbülans modelleri ile cidar yakını modellemesi yaklaşımları denenerek, bu modellerin performansı etüd edilmiştir. Çalışmaya ilk olarak daimi akış koşulu altındaki analizler ile başlanmıştır. Daimi hal için, literatürde yer alan ampirik ifadelerden türetilen Nusselt sayıları hesaplamalardan elde edilen Nusselt sayıları ile karşılaştırılarak, hesap değerleri doğrulanmaya çalışılmıştır. Buna göre, denenen muhtelif iki denklemli türbülans modellerinin birbirlerine çok benzer neticeler ürettikleri, dolayısıyla bu modellerin daimi hal analizlerindeki performansları arasında önemli farkların bulunmadığı gözlemlenmiştir. Zamana bağlı hal analizlerinde ise, daha çok, iki denklemli türbülans modellerinin cidar fonksiyonlarıyla birlikte kullanımına odaklanılmıştır. Bunun yanı sıra, cidar fonksiyonlarının kullanılmadığı iki tabaka bölgeli model de bazı haller için kullanılarak elde edilen çözümlerin iyileştirilebilme olasılıkları incelenmiştir. Basamak şeklinde, darbe şeklinde ve sinüzoidal şekilde akış debisinin değiştiği muhtelif zamana bağlı akışlarda çeşitli sayıda Reynolds sayıları ele alınmıştır. Yürütülen hesaplamalardan elde edilen sonuçlar deneyler ile kıyaslanarak sunulmuş, ve elde edilen hesap neticelerinin ölçüm değerlerini öngörebilme kabiliyeti sorgulanmıştır. Burada, hız ve ısı akısı gibi parametrelerin zamana bağlı değişimlerinin hem nitelik hem de nicelik olarak, özellikle yüksek Reynolds sayılarında, makul bir biçimde öngörülebildikleri tespit edilmiştir. Ancak diğer taraftan, cidardaki ısı akısı cevabındaki gecikme gibi bazı hususların hesaplamalar tarafından yeterince yakalanamadığı da gözlemlenmiştir.

 

Anahtar Kelimeler: Sayısal akışkanlar dinamiği, türbülans modelleri, ısı geçişi, boru akışı.

 


Tam Metin: PDF