Dallanan kanallarda akış ısı transferi karakteristiklerinin incelenmesi

Abstract

90-derece dallanmış ve yan dal cidarından sabit ısı akısı uygulanmış dikdörtgen kesitli bir kanalın içinden sürekli, türbülanslı akan havanın akış ve ısı transfer özellikleri, sıkıştırılamaz Navier-Stokes, enerji ve tûrbülans denklemlerinin sayısal çözümleri ile yapıldı. Hesaplamalar çeşitli Reynolds sayılan ve boşaltma(debi) oranları için yapılmıştır.Olayı analiz etmek için sabit Reynolds sayısı ve boşaltma oranında RNG, RSM ve Standart k-E tûrbülans modelleri ile bu modellerin alt opsiyonlan ve bu modellerin duvar civarı yaklaşımlarıyla çözümler yapılmıştır. Sayısal çözümler sonunda bu şartlardaki akış için Standart k-E tûrbülans modeli ve bu modelin enhanced duvar civan modeli, hesaplama verimi ve sonuçlar bakımından daha avantajlı olduğu anlaşılmıştır. Çözümler literatürdeki deneysel verilerle mukayese edilmiş sayısal hesaplamalarla, akış alanında kompleks üç boyutlu yapılar elde edilmiştir. Bunlar; ana kanalda derinlikle değişen bölen akım yüzeyi, dallanma sonrasında ana kanalda ve dal kanalda ayrılma ve geri bağlanma noktalan ile bunların sınırladığı geri sirkülasyon bölgeleridir. Boşaltma oranım değişmesiyle bu yapılar da değişmiştir. Ayrıca değişik boşaltma oranlan için yapılan hesaplamalar bu oranların duvardan taşınımla ısı transfer dağılımını karakterize etmek için yeterli olmadığım göstermiştir. Özellikle yan dalda ortalama hız önemli bir parametredir.

The characteristics of the flow and heat transfer of steady turbulent air flow through the channel which is devided into 90-degree, under the constant heat flux past the branching are presented with the numerical solutions of incompressible Navier- Stokes, energy and turbulance equations. Calculations are carried out for various Reynolds numbers and discharge ratios. In order to compare the computed solutions with experimental measurements, the solutions carried out RNG, RSM and Standard k-s turbulance models, under the various sub options and near wall-threatment of this models. The Standard k-e turbulance model and the enhanced near wall options of this model are found to be more adequation terms of the computational effectives and computational results, under this flow conditions. Complex three dimensional characters of the flow are obtained on the flow field. These characters are a depth- varying dividing stream surface in the main channel, the seperate and reattachment points in both main and branch channels and the recirculation zones which is limiting of this points. Moreover, calculations for various discharge ratios show that these ratios are not adequate to characterize the distribution of local heat transfer through the wall. The main velocity through the side branch is a particulary significant parameter.