Çarpan akışkan jetleri kullanarak kanatçıklı yüzeyler üzerindeki akış alanının sayısal olarak incelenmesi

KILIÇ, MUSTAFA; Baskaya, Senol; caliskan, sinan; Calisir, Tamer

Çarpan akışkan jetleri kullanarak kanatçıklı yüzeyler üzerindeki akış alanının sayısal olarak incelenmesi

Mustafa KILIÇ, (Adana Bilim ve Teknoloji Üniversitesi, Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi, Makina Mühendisliği, 01000 Seyhan Adana, Türkiye)

Şenol BAŞKAYA (Gazi Üniversitesi)

Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi

0 0

Yıl: 2017 Cilt: 32 Sayı: 1 Sayfa Aralığı: 119 - 130 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 29-07-2022

Çarpan akışkan jetleri kullanarak kanatçıklı yüzeyler üzerindeki akış alanının sayısal olarak incelenmesi

Öz:

Bu çalışmada, 7x3 olarak dikdörtgen dizilime sahip dairesel jetler kullanılarak üçgen ve kare kanatçıkbulunan yüzeyler üzerine çarptırılması sonucu oluşan akış yapısı sayısal olarak incelenmiştir. Re sayısının,jet-plaka mesafesinin (H/d) ve kanatçık geometrisinin akışa etkisi irdelenmiştir. Çalışmada önceliklematematiksel formülasyon ve sınır şartları sunulmuş ve sonrasında oluşturulan sayısal model literatürdebulunan deneysel verilerle doğrulanmıştır. Gerçekleştirilen çalışmada hız konturları gösterilmiş vesonrasında jetlerdeki eksenel ve radyal hız dağılımları sunulmuştur. Ayrıca türbülans etkilerinin görülmesiamacıyla türbülans kinetik enerjisi dağılımları sunulmuştur. Kare kanatçıklı yüzey üstünde jet akışı kanatçık üstünde ayrışmaktadır. Hızın artması ile birlikte kare kanatçıklar üstündeki ayrışma da daha erken gerçekleşmektedir. H/d=2 olduğu durumda duvar jetleri daha etkilidir ve iki komşu jetin duvar jetietkileşmektedir. Bu nedenle üçgen kanatçıklı yüzeyler üstündeki duvar jetlerinin hızı daha yüksek olmaktadır.

Anahtar Kelime:

Numerical investigation of flow field on ribbed surfaces using impinging jets

Öz:

This paper presents the numerical investigation of the flow field of triangular and square ribbed surfacesunder a 7x3 rectangular array of circular impinging air jets. The effect of Re number, jet-to-plate distance (H/d) and rib geometry on fluid flow characteristics was examined. Firstly, the mathematical formulationand boundary conditions were presented and afterwards the numerical model was verified withexperimental results from the literature. Velocity contours were shown and axial and radial velocitydistributions were presented. Additionally, the turbulence kinetic energy distribution was shown. Aseparation of the jet flow occurs for square ribbed surfaces before impingement. For square ribbed surfaces the separation of the jet occurs at a higher location with increasing inlet velocity. Wall jets interact moreeffectively for the case of H/d=2. The velocity values of the wall jets for the case of triangular ribbedsurface is therefore higher.

Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

1. Gau C., Lee C.C., Impingement cooling flow structure and heat transfer along rib-roughened walls, International Journal of Heat and Mass Transfer, 35 (11), 3009-3020, 1992.
2. Gau C., Lee I.C., Flow and impingement cooling heat transfer along triangular rib-roughened walls, International Journal of Heat and Mass Transfer, 43, 4405-4418, 2000.
3. Chakroun W.M., Abdel-Rahman A.A., Al-Fahed S.F., Heat transfer augmentation for air jet impinged on a rough surface, Applied Thermal Engineering, 18, 1225-1241, 1998.
4. Mushatat K.S., Analysis of the Turbulent Flow and Heat Transfer of the Impingement Cooling in a Channel with Cross Flow, JKAU: Eng. Sci., 18 (2), 101-122, 2007.
5. Akçay M., Sekmen Y., Gölcü M., The effect of heating and cooling temperatures on rapid cooling time and particle number in Auto glass tempering process, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 29 (3), 605-615, 2014.
6. Lytle D., Webb B.W., Air jet impingement heat transfer at low nozzle-plate spacings, Int. J. Heat Mass Transfer., 31 (12), 1687-1697, 1994.
7. Narayanan V., Seyed-Yagoobi J., Page R.H., An experimental study of fluid mechanics and heat transfer in an impining slot jet flow, International Journal of Heat and Mass Transfer, 47, 1827- 1845, 2004.
8. Iwana T., Suenaga K., Shirai K., Kameya Y., Motosuke M., Honami S., Heat transfer and fluid flow characteristics of impinging jet using combined device with triangular tabs and synthetic jets, Experimental Thermal and Fluid Science, 68, 322-329, 2015.
9. San J.Y., Lai M.D., Optimum jet-to-jet spacing of heat transfer for staggered arrays of impinging air jets, Int. J. of Heat and Mass Transfer, 44, 3997- 4007, 2001.
10. Wang H., Lee S., Hassan Y. A., Ruggles A. E., Laser-Doppler measurements of the turbulent mixing of two rectangular water jets impingining on a stationary pool, International Journal of Heat and Mass Transfer, 92, 206-227, 2016.
11. Caliskan S., Flow and Heat Transfer characteristics of transverse perforated ribs under impingement jets, Int. J. of Heat and Mass Transfer, 66, 244-260, 2013.
12. Caliskan S., Baskaya S., Experimental investigation of impinging jet array heat transfer from a surface with V-shaped and convergentdivergent ribs, Int. J. of Thermal Sciences, 59, 234-246, 2012.
13. Caliskan S., Baskaya S., Calisir T., Experimental and numerical investigation of geometry effects on multiple impinging air jets, Int. J. of Heat and Mass Transfer, 75, 685-703, 2014.
14. Koseoglu M.F., Baskaya S., The effect of flow field and turbulence on heat transfer characteristics of confined circular and elliptic impinging jets, International Journal of Thermal Sciences, 47, 1332-1346, 2008.
15. Miao M. Jr., Wu C.Y., Chen P.H., Numerical Investigation of Confined Multiple-Jet Impingement Cooling Over A Flat Plate at Different Crossflow Orientaions, Numerical Heat Transfer, Part A, 55, 1019-1050, 2009.
16. Wang S.J., Mujumdar A.S., A comparative study of five low Reynolds number k-? models for impingement heat transfer, Applied Thermal Engineering, 25, 31-44, 2005.
17. Patel V.C., Rodi R.W., Scheuere G., Turbulence models for near wall and low Reynolds number flows: a review, AIAA Journal, 23, 1308-1319, 1985.
18. Bredberg J., Davidson L., Low-Reynolds Number Turbulence Models: An Approach for Reducing Mesh Sensitivity, J. of Fluids Engineering, Transactions of the ASME, 126, 14-21, 2004.
19. Penumadu P.S., Rao A.G., Numerical investigations of heat transfer and pressure drop characteristics in multiple jet impingement system, Applied Thermal Engineering, 110, 1511- 1524, 2017.
20. Ichikawa Y., Motosuke M., Kameya Y., Yamamoto M., Honami S., Three-dimensional flow characterization of a square array of multiple circular impinging jets using stereoscopic PIV and heat transfer relation, Journal of Visualization, 19 (1), 89-101, 2016.
21. CHAM, Documentation for PHOENICS Version 2009, London, 2009.
22. Çalışır T., Çarpan Akışkan Jetleri Kullanarak Kanatçıklı Yüzeyler Üzerindeki Isı Transferinin Sayısal Olarak İncelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 2011.
23. Katti V., Prabhu S.V., Influence of spanwise pitch on local heat transfer distribution for in-line arrays of circular jets with spent air flow in two opposite directions, Experimental Thermal and Fluid Science, 33, 84-95, 2008.
24. Katti V., Prabhu S. V., Influence of streamwise pitch on the local heat transfer characteristics for in-line arrays of circular jets with crossflow of spent air in one direction, Heat Mass Transfer, 45, 1167-1184, 2009.
25. Zuckerman N., Lior N., Jet Impingement Heat Transfer: Physics, Correlations, and Numerical Modeling, Advances in Heat Transfer, 39, 565- 631, 2006.
26. Chang-geng L., Jie-min Z., Experimental and Numerical Simulation Study of Heat Transfer Due to Confined Impinging Circular Jet, Chem. Eng. Technol., 30 (10), 1355-1361, 2007.
27. Kılıç M., Çarpmalı Akışkan Jetlerle Kanal içine yerleştirilmiş elemanlardan olan konveksiyonla Isı Transferinin Sayısal ve Deneysel olarak incelenmesi, Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 2013.

APA	Calisir T, caliskan s, KILIÇ M, Baskaya S (2017). Çarpan akışkan jetleri kullanarak kanatçıklı yüzeyler üzerindeki akış alanının sayısal olarak incelenmesi. , 119 - 130.
Chicago	Calisir Tamer,caliskan sinan,KILIÇ MUSTAFA,Baskaya Senol Çarpan akışkan jetleri kullanarak kanatçıklı yüzeyler üzerindeki akış alanının sayısal olarak incelenmesi. (2017): 119 - 130.
MLA	Calisir Tamer,caliskan sinan,KILIÇ MUSTAFA,Baskaya Senol Çarpan akışkan jetleri kullanarak kanatçıklı yüzeyler üzerindeki akış alanının sayısal olarak incelenmesi. , 2017, ss.119 - 130.
AMA	Calisir T,caliskan s,KILIÇ M,Baskaya S Çarpan akışkan jetleri kullanarak kanatçıklı yüzeyler üzerindeki akış alanının sayısal olarak incelenmesi. . 2017; 119 - 130.
Vancouver	Calisir T,caliskan s,KILIÇ M,Baskaya S Çarpan akışkan jetleri kullanarak kanatçıklı yüzeyler üzerindeki akış alanının sayısal olarak incelenmesi. . 2017; 119 - 130.
IEEE	Calisir T,caliskan s,KILIÇ M,Baskaya S "Çarpan akışkan jetleri kullanarak kanatçıklı yüzeyler üzerindeki akış alanının sayısal olarak incelenmesi." , ss.119 - 130, 2017.
ISNAD	Calisir, Tamer vd. "Çarpan akışkan jetleri kullanarak kanatçıklı yüzeyler üzerindeki akış alanının sayısal olarak incelenmesi". (2017), 119-130.

APA	Calisir T, caliskan s, KILIÇ M, Baskaya S (2017). Çarpan akışkan jetleri kullanarak kanatçıklı yüzeyler üzerindeki akış alanının sayısal olarak incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 32(1), 119 - 130.
Chicago	Calisir Tamer,caliskan sinan,KILIÇ MUSTAFA,Baskaya Senol Çarpan akışkan jetleri kullanarak kanatçıklı yüzeyler üzerindeki akış alanının sayısal olarak incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 32, no.1 (2017): 119 - 130.
MLA	Calisir Tamer,caliskan sinan,KILIÇ MUSTAFA,Baskaya Senol Çarpan akışkan jetleri kullanarak kanatçıklı yüzeyler üzerindeki akış alanının sayısal olarak incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.32, no.1, 2017, ss.119 - 130.
AMA	Calisir T,caliskan s,KILIÇ M,Baskaya S Çarpan akışkan jetleri kullanarak kanatçıklı yüzeyler üzerindeki akış alanının sayısal olarak incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2017; 32(1): 119 - 130.
Vancouver	Calisir T,caliskan s,KILIÇ M,Baskaya S Çarpan akışkan jetleri kullanarak kanatçıklı yüzeyler üzerindeki akış alanının sayısal olarak incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2017; 32(1): 119 - 130.
IEEE	Calisir T,caliskan s,KILIÇ M,Baskaya S "Çarpan akışkan jetleri kullanarak kanatçıklı yüzeyler üzerindeki akış alanının sayısal olarak incelenmesi." Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 32, ss.119 - 130, 2017.
ISNAD	Calisir, Tamer vd. "Çarpan akışkan jetleri kullanarak kanatçıklı yüzeyler üzerindeki akış alanının sayısal olarak incelenmesi". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 32/1 (2017), 119-130.