Borularda geçici rejim zorlanmış taşınım problemlerinin değişik sınır şartları için sayısal çözümü

Abstract

Bu çalışmada borularda geçici rejim, sıkıştırılamaz, iki boyutlu, eksenel simetrik, laminer ve türbülanslı zorlanmış taşınım problemleri sayısal olarak çözülmüştür. Enerji denkleminin çözümünde kullanılan cidar sınır şartları sabit sıcaklık, sabit ısı akısı, kademeli sıcaklık, kademeli ısı akısı, birleşik sabit sıcaklık ve ısı akısı, üçgen ısı akısı ve sinüzoidal ısı akısıdır. Çalışmada aynı zamanda akışkan giriş sıcaklığının sinüzoidal olarak değişmesi de incelenmiştir. Programın doğruluğunu kanıtlamak amacıyla sabit sıcaklık ve sabit ısı akısı sınır şartları için laminer ve türbülanslı boru akışları incelenmiş ve sürekli rejimdeki Nusselt sayısı değerlerine ulaşılmıştır. Ayrıca sabit sıcaklık sınır şartında laminer boru akışı sonuçları literatürdeki sonuçlar ile karşılaştırılmış ve iyi uyum elde edilmiştir. Çalışmada zaman adımı, iterasyon sayısı ve relaksasyon sabiti arasındaki ilişki araştırılmıştır. Kademeli sınır şartı için yapılan incelemelerde kademeler arasındaki geçişlerde ısıl kararsızlıklar görülmüştür. Üçgen ısı akısı sınır şartında ısı akısının minimum olduğu boru çıkış bölgesinde yerel Nusselt sayılarında düşüşler meydana gelmektedir. Sinüzoidal ısı akısı sınır şartında boru ortasında ısı akısı değeri sıfır olmakta ve ısıl şoklar meydana gelmektedir. Pik noktaların değerleri laminer ve türbülanslı her iki akış tipinde zamanla artış göstermektedir. Sinüzoidal giriş sıcaklığı sınır şartında boru merkezindeki sıcaklık genliklerinin boru boyunca eksponansiyel olarak azaldığı belirlenmiştir.