Tamer ÇALIŞIIR, Şenol BAŞKAYA, Sinan ÇALIŞKAN, Mustafa KILIÇ

ÇARPAN AKIŞKAN JETLERİ KULLANARAK KANATÇIKLI YÜZEYLER ÜZERİNDEKİ AKIŞ ALANININ SAYISAL OLARAK İNCELENMESİ

Bu çalışmada, 7x3 olarak dikdörtgen dizilime sahip dairesel jetler kullanılarak üçgen ve kare kanatçık bulunan yüzeyler üzerine çarptırılması sonucu oluşan akış yapısı sayısal olarak incelenmiştir. Re sayısının, jet-plaka mesafesinin (H/d) ve kanatçık geometrisinin akışa etkisi irdelenmiştir. Çalışmada öncelikle matematiksel formülasyon ve sınır şartları sunulmuş ve sonrasında oluşturulan sayısal model literatürde bulunan deneysel verilerle doğrulanmıştır. Gerçekleştirilen çalışmada hız konturları gösterilmiş ve sonrasında jetlerdeki eksenel ve radyal hız dağılımları sunulmuştur. Ayrıca türbülans etkilerinin görülmesi amacıyla 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 jeti etkileşmektedir. Bu nedenle üçgen kanatçıklı yüzeyler üstündeki duvar jetlerinin hızı daha yüksek olmaktadır.

Anahtar Kelimeler:

Çarpmalı jet, akış alanı; Kanatçık; Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği

PDF

___

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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Caliskan S., Baskaya S., Experimental investigation of impinging jet array heat transfer from a surface with V-shaped and convergent-divergent ribs, Int. J. of Thermal Sciences, 59, 234-246, 2012.
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.
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.
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.
Wang S.J., Mujumdar A.S., A comparative study of five low Reynolds number k–ε models for impingement heat transfer, Applied Thermal Engineering, 25, 31-44, 2005.
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.
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.
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.
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.
CHAM, Documentation for PHOENICS Version 2009, London, 2009.
Çalışır T., Çarpan Akışkan Jetleri Kullanarak Kanatçıklı Yüzeyler Üzerindeki Isı Transferinin Sayısal Olarak İncelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 2011.
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.
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.
Zuckerman N., Lior N., Jet Impingement Heat Transfer: Physics, Correlations, and Numerical Modeling, Advances in Heat Transfer, 39, 565-631, 2006.
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.
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.