İki paralel levha arasındaki laminer akışta değişken duvar kalınlığının ısı transferine etkisinin sayısal analizi

Abstract

Bu tez çalışmasında, sonsuz derinliğe sahip paralel iki levha arasındaki laminer akışta ısı transferi probleminin sayısal analizi yapılmıştır. Sayısal analiz, hidrodinamik olarak tam gelişmiş ve ısıl olarak gelişmekte olan akış koşullarında yapılmış olup, kanal duvarlarından birinin dışarıdan tamamen yalıtılmış olduğu, sonlu kalınlığa sahip olan diğer duvarın dış yüzeyinde sıcaklığın sabit olduğu kabul edilmiştir. Sonlu kalınlığa sahip olan sabit dış yüzey sıcaklıklı duvardaki ısı iletimi ile kanaldaki akış ve ısı transferi problemi birlikte ele alınmış ve böylece probleme birleşik (conjugate) ısı transferi olarak yaklaşılmıştır. Sayısal analiz için iki boyutlu akış ve ısı transferi problemini çözen eliptik bilgisayar programı tez çalışması için tanımlanan probleme uyarlanmıştır. Duvar kalınlıklarının akış yönündeki değişimine göre; negatif eğimli duvar, pozitif eğimli duvar ve duvardan akışkana geçen ısı miktarını minimum yapan duvar profilleri belirlenmiştir. Belirlenen duvar profillerinin ısı transferine etkisi sabit kalınlıktaki düz duvar profili ile karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Sayısal bulgular, lineer değişen duvar profillerinin duvardan akışkana transfer edilen toplam ısı miktarında önemli bir değişiklik yapmadığını göstermektedir. Diğer taraftan literatürde önerilen optimum duvar profilinin probleme uygulanması sonucunda ise duvardan akışkana geçen ısı miktarının minimize olduğu görülmektedir. Bu durum, Reynolds sayışma bağlı olarak artan duvar ısı iletim katsayısı ile daha belirgin olmaktadır.