Newtonumsu-olmayan power-law akışkanla dolu kapalı ikizkenar yamuk (Trapezoid) bir ortamda laminer doğal taşınımın sayısal olarak incelenmesi

Abstract

Son yıllarda; teknolojik uygulamalarda Newtonumsu olmayan akışkan (NNF) kullanımında artış olduğu gözlenmektedir. NNF'ler, Newtonumsu akışkanlara (NF) göre hidrodinamik ve ısıl özelliklerinin bazı üstünlükler göstermesi nedeniyle tercih edilmektedirler. Özellikle amortisörlerde sönümleyici akışkan olarak, savunma sanayinde zırh yapımında, ısıl sistemlerde yalıtkan olarak kullanılmaktadırlar. Bu çalışmada üstel indeksli NNF ile dolu olan iki boyutlu ikizkenar yamuk (trapezoid) kesitli kapalı bir bölgede doğal taşınım sayısal olarak incelenmiştir. Yoğunlaştırılmış fotovoltaik güneş hücrelerinde (CPV) verimi etkileyen aşırı ısınma probleminin önüne geçilmesi amacıyla NNF kullanımı yaygınlaşmaktadır. Bu çalışmada da böyle bir hücrenin iki boyutlu sayısal modeli kurularak çeşitli parametrelerin tabandaki ısı transferi üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Göz önüne alınmış olan ikizkenar yamuk bölgenin taban kenarı sıcak, üst kenar soğuk iken yan duvarlar adyabatik olarak göz önüne alınmıştır. Yamuk yan duvar açısı 0^o ≤  ≤ 〖20〗^o aralığında değiştirilerek, çeşitli üstel indeks değerlerinde ve Rayleigh sayısı değerlerinde tabanda ortaya çıkan ısı transferinin nasıl etkilendiği araştırılmıştır. Üstel indeks 0.6 ≤ n ≤ 1.8 aralığında; Rayleigh sayısı (Ra) 〖10〗^3≤Ra ≤ 〖10〗^5aralığında değiştirilirken, Prandtl sayısı Pr=1000 değerinde sabit tutulmuştur. Elde edilen bulgular göstermektedir ki; artan yamuk açısı ile birlikte ve azalan üstel indeks (n) ile birlikte yamuk tabanındaki ısı transferi de artmaktadır. Bu bulgudan yola çıkılarak, yeşil ve yenilenebilir enerji sistemlerinde önemli bir uygulama alanı olarak görülen CPV'lerde aşırı sıcaklık artışının önüne geçilerek verimlerinin artırılmasında üstel indeksli NNF kullanımının katkı sağlayabileceği söylenebilir.