Termik ve hidrodinamik sınır tabaka akışlarının incelenmesi
Loading...
Files
Date
2004-01-08
Authors
Seçkin, Onur
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Uludağ Üniversitesi
Abstract
Düz yüzey ve bir düz yüzey üzerinde çıkıntı şeklinde oluşturulmuş bloklar üzerinde laminer, geçiş ve türbüknslı akışların akış ve ısı transfer analizi, akışkan içinde hareket eden her türlü taşıt tasarımının emniyetli şekilde yapılması, ısıtma ve soğutmayı içeren bir çok mühendislik problerrıinin çözümünde gerekli olması nedeniyle kapsamlı bir çalışma alanına hitap etmektedir. Bu çalışmada düz yüzey üzerindeki akışta, sıfır basınç gradyanı (k=0) için hidrodinamik ve termik sınır tabakalar, Reynolds sayısının (Rex) etkisinde incelenmiştir. Bloklu yüzey ısı transfer analizinde ise Reynolds sayısı ve blok yüksekliklerinin ısı transferi üzerine etkileri araştırılmış ve düz yüzey üzerinden akıştaki ısı transfer bulgularıyla karşılaştırılmıştır. Deneysel çalışmalar düz ve bloklu yüzeyler üzerinde 3, 5 ve 15 m/s giriş hızlarında, laminer, geçiş ve türbülansh akışlarda gerçekleştirilmiştir. Düz yüzey akış İncelemelerinde, tüm giriş hızlarında, akış yönünde statik basınç değerleri sabit (k=0) ve sınır tabaka dışındaki hız değerleri giriş hızına eşittir. Tüm giriş hızlarında yüzey üzerinde akış yönünde mesafenin artmasıyla sınır tabaka kalınlığı, momentum kalınlığı Reynolds sayısı (Ree) değerlerinin arttığı ve Stanton sayısı (St), biçim faktörü (H) değerlerinin azaldığı gözlemlenmiştir. Sıfır basınç gradyanında 3 m/s giriş hızı için laminer, 5 ve 15 m/s giriş hızları için ise sırasıyla geçiş ve türbülanslı yapı belirlenmiştir. Bloklu yüzeyler üzerinde akıştaki ısı transfer analizinde, blok yükseklikleri 10, 15 ve 20 mm olan üç farklı yüzey kullamlmıştır. Blok uzunluğu* genişliği, bloklar arasındaki mesafe, girişten ilk bloğş kadar olan uzunluk sabittir. Yapılan deneyler sonucunda, giriş hızının artmasının St değerini arttırdığı ve bu değerin akış yönünde azaldığı tespit edilmiştir. Sabit giriş hızı için büyük blok yüksekliğine sahip yüzeylerin St değerlerinin daha fazla olduğu belirlenmiştir. Tüm blok yükseklikleri için, bloklu yüzeylerdeki ortalama Stanton sayısı, laminer, geçiş ve türbülanslı akışta düz yüzey akışındaki değerlerin, sırasıyla % 62, 59 ve 64 üzerinde bulunmuştur.
The analyses -of flow and heat transfer of laminar, transitional and turbulent flows, on flat surface and on a flat surface with blocks provide many answers and solutions to many engineering problems, such as cooling and heating applications in electronic equipments, nuclear reactors, turbine blades,, combustion chambers and heat exchangers. In this study, the hydrodynamic and thermal boundary layers, for the zero pressure gradient (k=0), have been investigated with the influence of the Reynolds number (Rex). The influences of the block height and Reynolds numbers on the heat transfer have been experimented and the heat transfer values for blocks have been compared with those of the flat surface. During the experimental work, both for flat and with block surfaces, the initial velocities, of 3, 5 and 15 m/s corresponded to laminar, transitional and turbulent flows, respectively. During the studies on flat surfaces, at all inlet Velocities, as there was no variation in pressure gradient, static pressure remained unchanged in the streamwise director, therefore, all the velocities out of boundary layer were equal to the inlet value. At all initial velocities, towards downstream, it was observed that the boundary layer thickness, momentum thickness Reynolds numbers (Ree) increased, whereas Stanton number (St) and the shape factor (H) decreased. During the work an heat transfer of block surfaces, 3 different surfaces, in which block heights were IX), 15 and 20 mm, used. Block length and width, the distance between blocks and the distance of the first block from the inlet were fixed. Following the experimental study, it has been found out that, any increase in the initial velocity would augment St values, and St would decrease in the flow direction. It has also been found out that, for all block heights, the average Stanton numbers were higher than those of flat surface by 62, 59, 64 % in laminar, transitional and turbulent flow, respectively.
The analyses -of flow and heat transfer of laminar, transitional and turbulent flows, on flat surface and on a flat surface with blocks provide many answers and solutions to many engineering problems, such as cooling and heating applications in electronic equipments, nuclear reactors, turbine blades,, combustion chambers and heat exchangers. In this study, the hydrodynamic and thermal boundary layers, for the zero pressure gradient (k=0), have been investigated with the influence of the Reynolds number (Rex). The influences of the block height and Reynolds numbers on the heat transfer have been experimented and the heat transfer values for blocks have been compared with those of the flat surface. During the experimental work, both for flat and with block surfaces, the initial velocities, of 3, 5 and 15 m/s corresponded to laminar, transitional and turbulent flows, respectively. During the studies on flat surfaces, at all inlet Velocities, as there was no variation in pressure gradient, static pressure remained unchanged in the streamwise director, therefore, all the velocities out of boundary layer were equal to the inlet value. At all initial velocities, towards downstream, it was observed that the boundary layer thickness, momentum thickness Reynolds numbers (Ree) increased, whereas Stanton number (St) and the shape factor (H) decreased. During the work an heat transfer of block surfaces, 3 different surfaces, in which block heights were IX), 15 and 20 mm, used. Block length and width, the distance between blocks and the distance of the first block from the inlet were fixed. Following the experimental study, it has been found out that, any increase in the initial velocity would augment St values, and St would decrease in the flow direction. It has also been found out that, for all block heights, the average Stanton numbers were higher than those of flat surface by 62, 59, 64 % in laminar, transitional and turbulent flow, respectively.
Description
Keywords
Hidrodinamik ve termik sınır tabaka, Bloklu yüzeyler, Isı transferi, Hydrodynamic and thermal boundary layers, Surfaces with blocks, Heat transfer
Citation
Seçkin, O. (2004). Termik ve hidrodinamik sınır tabaka akışlarının incelenmesi. Yayınlanmamış yüksek lisans tezi. Uludağ Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü.