Türbülanslı çarpan hava jetiyle ısı transferi üzerine lüle geometrisinin etkisi

Abstract

Bu çalışmada, sınırlandırılmış çarpan hava jeti ile olan ısı transferi üzerine lüle geometrisinin etkisi hesaplamalı olarak araştırılmıştır. Lüle geometrisi, sınırlandırma plakasının kalınlığı değiştirilerek ve lüle düz, konik ve ters konik alınarak değiştirilmiştir. Sınırlandırma plakası kalınlıkları 10, 15 ve 20 mm olarak göz önüne alınmıştır. Düz lüle geometrisinde normal olarak koniklik olmadığından açı 0°'dir. Ancak, konik ve ters konik geometrilerde, düz lüleden farklı olarak 15°, 30°, ve 45° koniklik açılarının etkileri de dikkate alınmıştır. Ayrıca 3 farklı jet-çarpma plakası uzunluğu (H/D= 2.6, 4.0, 6.0) etkisi de yukarıdaki parametrelerle birlikte araştırılmıştır. Akış, sıkıştırılamaz, iki boyutlu ve türbülanslı hava akışı olarak ele alınmıştır. Türbülans modeli olarak SST k-ω modeli kullanılmıştır. Korunum denklemleri ve türbülans model denklemleri ANSYS R14.5 CFX yazılımı kullanılarak çözülmüştür. Her bir model için, sınırlandırma plakası kalınlığı, koniklik açısı ve lüle – çarpma plakası mesafesinin (H/D) ısı transferi üzerine etkileri incelenmiştir. Bu amaçla lokal ısı transferi eğrileri karşılaştırmalı olarak verilmiştir. Ayrıca ortalama Nu sayıları da hesaplanmış ve karşılaştırılmıştır.

In this study, influence of nozzle geometry with confined impinging jet heat transfer is numerically investigated. Nozzle geometry is changed by changing thickness of confinement plate and using straight, chamfered outlet and chamfered inlet geometries. Confinement plate thickness is defined as 10, 15 and 20 mm in this investigation. Due to nonconicity on the straight nozzle variant, angle is defined as 0°. But in chamfered outlet and chamfered inlet models, chamfer angle is defined as 15°, 30° and 45°. Also, three different jet to impingement surface distance (H/D= 2.6, 4.0, 6.0) effect is investigated with the other parameters which are mentioned before. The flow is assumed as incompressible, two dimensional and turbulent air flow. SST k-ω is used as the turbulence model. Conservation equations and turbulence model equations are solved by using ANSYS R14.5 CFX software. For each model, influence of confinement plate thickness, chamfer angle and jet to impingement surface distance (H/D) on the heat transfer are investigated. In order to evaluate the results, local heat transfer curves are compared with each other. Also, averaged Nu numbers are calculated, compared and evaluated.