Sinüzoidal dalgalı bir kanalda akış ve ısı transferi üzerinde dalga genliğinin ve dairesel engellerin etkisinin incelenmesi

Authors : Elif Çelik, Selma Akcay

Pages : 36-50

Doi:10.17714/gumusfenbil.1563367

View : 64 | Download : 60

Publication Date : 2025-03-15

Article Type : Research Paper

Abstract :Bu çalışma, sinüzoidal dalgalı bir kanalda dalga genliğinin ve kanal içerisine eklenen dairesel engellerin akış ve ısı transferini sayısal olarak incelemektedir. Çözümler, ANSYS Fluent çözücü ile analiz edilmiştir. Çalışmada, kanalın dalga genliğinin (s), dairesel engellerin çapının (d) ve kanalın giriş hızının etkileri araştırılmıştır. Analizler, ilk önce dairesel engellerin olmadığı (d=0) kanalın üç farklı dalga genliği için (s: 20mm, 30mm ve 40mm) gerçekleştirilmiş, daha sonra dalga genliği sabit tutularak (s=40mm) kanal merkezine yerleştirilen dört adet dairesel engellerin farklı çapları (d: 4mm, 6mm, 8mm) için incelenmiştir. Dalgalı kanalın yüzeyleri, Ts=350 K sıcaklığında korunmaktadır. Çözümler, 3000≤Re≤8000 aralığındaki Reynolds sayıları için uygulanmıştır. Çalışma sonucunda, Nusselt sayısı (Nu), ısı transferi iyileşme oranı (ER), basınç düşüşü (𝛥P), sürtünme faktörü (f) ve performans faktörü (PF) hesaplanmıştır. Sonuç olarak tüm kanallarda Reynolds sayısının artması ile ısı transferi iyileşmiştir. Kanalın dalga genliğinin artması ile Nu artmıştır. İçerisinde dairesel engellerin olmadığı (d=0) kanalda, s=40mm dalga genliğinde ısı transferi, düz kanal göre 1.47 kat iyileşmiştir. Sabit bir dalga genliğinde (s=40mm) içerisinde engellerin olduğu kanalda, dairesel engellerin çaplarının artması ile Nusselt sayısı artmıştır. En yüksek engel çapında (d=8mm) ısı transferinin düz kanala göre 1.82 kat iyileştiği tespit edilmiştir. İçerisinde engellerin olmadığı (d=0) kanallarda, en yüksek PF, s=40mm ve Re=4000’de PF=1.10 olarak elde edilmiştir. Dairesel engellerin varlığında, en yüksek PF, Re=8000 ve d=4mm durumunda PF=1.08 olarak bulunmuştur. Bu çalışmada, iki farklı pasif yöntemin birlikte kullanılması ile akış ve ısı transferi davranışı incelenmiş ve sonuçların kanal tasarımcılarına bir kılavuz olması amaçlanmıştır.
Keywords : Dalga genliği, Dairesel engeller, Isı transfer iyileşmesi, Sinüzoidal dalgalı kanal