Nozul Mesafesinin Çarpan Jet Isı Transferi ve Akışkan Akışı Üzerindeki Etkileri
Yıl: 2022 Cilt: 5 Sayı: 2 Sayfa Aralığı: 1008 - 1021 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.47495/okufbed.1073266 İndeks Tarihi: 01-11-2023
Nozul Mesafesinin Çarpan Jet Isı Transferi ve Akışkan Akışı Üzerindeki Etkileri
Öz: Bu çalışmada dikey düz bir plaka yüzeyine çarpan jet akışı için nozul uzunluğunun ısı transferi ve akış alanı üzerindeki etkileri sayısal olarak araştırılmıştır. Çalışmanın temel amacı, sabit ısı akısına (q=1500 W/m2) sahip bir yüzeydeki ısı transferini etkileyen nozul uzunluğuna bağlı jet çarpmasının akış özellikleri üzerindeki etkilerini göstermektir. Analizler bir Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) uygulaması olan Ansys/Fluent kullanılarak elde edilmiştir. Nozul çıkışındaki akış, tam gelişmiş bir hız profiline sahiptir. Analizler, nozul ile plaka yüzeyi arasında 0,5; 1 ve 1,5 L/W boyutsuz mesafeleri ile 1300, 2600 ve 4000 jet Reynolds sayısı (Re) için gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar, durma noktası bölgesinde azalan nozul mesafesi ile yerel Nusselt sayılarının arttığını göstermektedir. Bu durum, ısı transferinin artmasıyla sonuçlanan daha düşük nozul mesafesi çapı ile jet momentumu ve türbülans yoğunluğu seviyesindeki bir artışa ve ısıl sınır tabaka incelmesine bağlanabilir. Ayrıca zamana bağlı yapılan çözümlemede, hız ve sıcaklık konturları verilmiş, Nusselt sayısı ile sıcaklık değişim grafikleri sunularak modeller birbirleriyle karşılaştırılmıştır.
Anahtar Kelime: The Effects of Nozzle Distance on Impinging Jet Heat Transfer and Fluid Flow
Öz: In this study, the effects of nozzle length on heat transfer and flow area for jet flow impinging on a vertical flat plate surface were investigated numerically. The main purpose of the study is to show the effects of jet impingement on the flow properties, depending on the nozzle length, which affects the heat transfer on a surface with a constant heat flux (q"=1500 W/m2). Analyzes were obtained using Ansys/Fluent, a Computational Fluid Dynamics (CFD) application. The flow at the nozzle outlet has a fully developed velocity profile. Analyzes were performed for 1300, 2600 and 4000 jet Reynolds numbers (Re) with dimensionless distances of 0.5, 1 and 1.5 L/W between the nozzle and the plate surface. The results show that local Nusselt numbers increase with decreasing nozzle distance in the stagnation point region. This can be attributed to an increase in jet momentum, turbulence intensity and thermal boundary layer thinning with the smaller nozzle distance diameter resulting in increased heat transfer. In addition, time-dependent velocity and temperature contours are given, Nusselt number and temperature change graphs are presented along the vertical plate and the models are compared with each other.
Anahtar Kelime: Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
- Alnak DE., Karabulut K. Jet giriş genişliğinin ısı transferi ve akış yapısına olan etkisinin araştırılması. Çukurova Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi 2021; 36(2): 331-345.
- Aminzadeha M., Khadema J., Zolfagharia SA., Omidvarb A. Numerical study of nozzle width effect on cooling performance of a turbulent impinging oscillating jet in a heated cavity. International Communications in Heat and Mass Transfer 2020; 118: 104899.
- Chu W., Huang K., Amer M., Wang C. Experimental and numerical investigations on jet impingement cooling for electronic modules. ASME. J. Heat Transfer 2019; 141(10): 102201.
- Culun P., Celik N., Pihtili K. Effects of design parameters on a multi jet impinging heat transfer. Alexandria Engineering Journal 2018; 57(4): 4255-4266.
- Çelik N. Effects of dimples’ arrangement style of rough surface and jet geometry on impinging jet heat transfer. Heat Mass Transfer 2020; 56: 339–354.
- Dewan A., Dutta R., Srinivasan B. Recent trends in computation of turbulent jet impingement heat transfer. Heat Transfer Engineering 2012; 33(4-5): 447-460.
- Garimella SV., Nenaydykh B. Nozzle-geometry effects in liquid jet impingement heat transfer. Int. J. Heat Mass Transfer 1996; 39(14): 2915-2923.
- Han B., Goldstein, RJ. Jet-impingement heat transfer in gas turbine systems. Annals of the New York Academy of Science 2001; 934: 147–161.
- Jambunathan K., Lai E., Moss MA., Button BL. A review of heat transfer data for single circular jet impingement. International Journal of Heat and Fluid Flow 1992; 13: 106–115.
- Javadi A. Numerical study of an impinging jet in cross-flow within and without influence of vortex generator structures on heat transfer. Heat Mass Transfer 2020; 56: 797–810.
- Kaya H. İkili çarpan jet ile soğutulan sıcak plakanın yüzey şeklinin ısı transferine etkisinin sayısal analizi. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi 2021; 9: 152-163.
- Karabulut K., Alnak DE., Koca F. Investigation of heat transfer from heated square patterned surfaces in a rectangular channel with an air jet impingement. European Journal of Engineering and Natural Sciences 2019; 3(1): 78-86.
- Koca F. Numerical investigation of corrugated channel with backward-facing step in terms of fluid flow and heat transfer. J. Engin. Thermophys 2022; 31: 187–199.
- Krueger J., Uddin N., Ali M. Numerical study of heat transfer by impinging jet with inlet temperature- field excitations using a pseudo-sinusoidal function. Numerical Heat Transfer, Part A: Applications 2019; 76(9): 724-736.
- Lak A., Çalışır T., Başkaya Ş. Flow and heat transfer characteristics of inclined jet impingement on a flat plate. Politeknik Dergisi 2020; 23(3): 697-706.
- Martin H. Heat and mass transfer between impinging gas jets and solid surfaces. Advances in Heat Transfer 1977; 13: 1–60.
- Öztürk MS., Demircan T. Numerical analysis of the effects of fin angle on flow and heat transfer characteristics for cooling an electronic component with impinging jet and cross-flow combination. Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University 2022; 37(1): 57-74.
- Ravanji A., Zargarabadi MR. Effects of elliptical pin-fins on heat transfer characteristics of a single impinging jet on a concave surface. International Journal of Heat and Mass Transfer 2020; 152: 119532.
- Sarkar A., Nitin N., Karwe MV., Singh RP. Fluid flow and heat transfer in air jet impingement in food processing. J. Food Sci. 2004; 69(4): 113–122.
- Shukla AK., Dewan A. Flow and thermal characteristics of jet impingement on a flat plate for small nozzle to plate spacing using LES. International Journal of Thermal Sciences 2019; 145.
- Viskanta R. Nusselt-Reynolds prize paper - Heat transfer to impinging isothermal gas and flame jets. Exp. Therm. Fluid Sci. 1993; 6: 111–134.
- Wae-Hayee M., Tekasakul P., Eiamsa-ard S., Nuntadusit C. Effect of cross-flow velocity on flow and heat transfer characteristics of impinging jet with low jet-to-plate distance. Journal of Mechanical Science and Technology 2014; 28(6): 2909-2917.
- Xing Y., Spring S., Weigand B. Experimental and numerical investigation of heat transfer characteristics of inline and staggered arrays of impinging jets. ASME. J. Heat Transfer 2010; 132(9): 092201.
- Yan WM., Mei SC., Liu HC., Soong CY., Yang WJ. Measurement of detailed heat transfer on a surface under arrays of impinging elliptic jets by a transient liquid crystal technique. International Journal of Heat and Mass Transfer 2004; 47(24): 5235-5245.
| APA | KOCA F, ZABUN M (2022). Nozul Mesafesinin Çarpan Jet Isı Transferi ve Akışkan Akışı Üzerindeki Etkileri. , 1008 - 1021. 10.47495/okufbed.1073266 |
| Chicago | KOCA Ferhat,ZABUN Mustafa Nozul Mesafesinin Çarpan Jet Isı Transferi ve Akışkan Akışı Üzerindeki Etkileri. (2022): 1008 - 1021. 10.47495/okufbed.1073266 |
| MLA | KOCA Ferhat,ZABUN Mustafa Nozul Mesafesinin Çarpan Jet Isı Transferi ve Akışkan Akışı Üzerindeki Etkileri. , 2022, ss.1008 - 1021. 10.47495/okufbed.1073266 |
| AMA | KOCA F,ZABUN M Nozul Mesafesinin Çarpan Jet Isı Transferi ve Akışkan Akışı Üzerindeki Etkileri. . 2022; 1008 - 1021. 10.47495/okufbed.1073266 |
| Vancouver | KOCA F,ZABUN M Nozul Mesafesinin Çarpan Jet Isı Transferi ve Akışkan Akışı Üzerindeki Etkileri. . 2022; 1008 - 1021. 10.47495/okufbed.1073266 |
| IEEE | KOCA F,ZABUN M "Nozul Mesafesinin Çarpan Jet Isı Transferi ve Akışkan Akışı Üzerindeki Etkileri." , ss.1008 - 1021, 2022. 10.47495/okufbed.1073266 |
| ISNAD | KOCA, Ferhat - ZABUN, Mustafa. "Nozul Mesafesinin Çarpan Jet Isı Transferi ve Akışkan Akışı Üzerindeki Etkileri". (2022), 1008-1021. https://doi.org/10.47495/okufbed.1073266 |
| APA | KOCA F, ZABUN M (2022). Nozul Mesafesinin Çarpan Jet Isı Transferi ve Akışkan Akışı Üzerindeki Etkileri. Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi (Online), 5(2), 1008 - 1021. 10.47495/okufbed.1073266 |
| Chicago | KOCA Ferhat,ZABUN Mustafa Nozul Mesafesinin Çarpan Jet Isı Transferi ve Akışkan Akışı Üzerindeki Etkileri. Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi (Online) 5, no.2 (2022): 1008 - 1021. 10.47495/okufbed.1073266 |
| MLA | KOCA Ferhat,ZABUN Mustafa Nozul Mesafesinin Çarpan Jet Isı Transferi ve Akışkan Akışı Üzerindeki Etkileri. Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi (Online), vol.5, no.2, 2022, ss.1008 - 1021. 10.47495/okufbed.1073266 |
| AMA | KOCA F,ZABUN M Nozul Mesafesinin Çarpan Jet Isı Transferi ve Akışkan Akışı Üzerindeki Etkileri. Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi (Online). 2022; 5(2): 1008 - 1021. 10.47495/okufbed.1073266 |
| Vancouver | KOCA F,ZABUN M Nozul Mesafesinin Çarpan Jet Isı Transferi ve Akışkan Akışı Üzerindeki Etkileri. Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi (Online). 2022; 5(2): 1008 - 1021. 10.47495/okufbed.1073266 |
| IEEE | KOCA F,ZABUN M "Nozul Mesafesinin Çarpan Jet Isı Transferi ve Akışkan Akışı Üzerindeki Etkileri." Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi (Online), 5, ss.1008 - 1021, 2022. 10.47495/okufbed.1073266 |
| ISNAD | KOCA, Ferhat - ZABUN, Mustafa. "Nozul Mesafesinin Çarpan Jet Isı Transferi ve Akışkan Akışı Üzerindeki Etkileri". Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi (Online) 5/2 (2022), 1008-1021. https://doi.org/10.47495/okufbed.1073266 |
