Atımlı giriş akışının akış ve ısı transferi üzerindeki etkisi

Bu çalışmada, bir boru içerisinde atımlı giriş akışının akış ve ısı geçişi üzerindeki etkisi deneysel, analitik ve sayısal olarak incelenmiştir. Atımlı akışın oluşturulmasına olanak sağlayacak bir deney düzeneği tasarlanarak, çalışma koşulları için hidrodinamik ve ısıl ölçümler yapılmıştır. Analitik çalışma kapsamında, cidarından sabit ısı akısı uygulanan bir boru içerisinde iki boyutlu, laminer, sıkıştırılamaz akışkan akışı ve ısı geçişi için ilgili korunum denklemleri tanımlanan sınır koşulları altında çözülerek hız, basınç ve sıcaklık dağılımları elde edilmiştir. Sayısal çalışma kapsamında, sonlu kontrol hacmi yöntemini esas alan ticari bir yazılım olan FLUENT paket programı kullanılmıştır. Aynı problem için kapsamlı parametrik çalışmalar yapılmış; farklı çalışma koşullarında hem gelişme bölgesindeki hız, basınç ve sıcaklık dağılımları hem de tam gelişmiş bölgede radyal hız ve sıcaklık dağılımları elde edilmiştir. Hidrodinamik incelemede, atımlı akışta akış mekanizmasının (esasen frekans ve genliğin) hidrodinamik gelişme uzunluğu ve sürtünme katsayısı üzerindeki etkisinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Ayrıca frekans değişiminin, basınç ve hız arasındaki faz kaymasını nasıl etkilediğinin belirlenmesi de amaçlar arasında yer almaktadır. Isıl inceleme kapsamında ise, literatürde çelişkili bilgilerin yer aldığı atımlı akışın ısı geçişi üzerindeki etkisi geniş bir çalışma aralığında incelenmiştir. Hem basınç kaynaklı akış hem de piston kaynaklı akış için frekans ve genliğin, hidrodinamik ve ısıl karakteristikler üzerinde önemli etkisi olduğu görülmüştür. Genel olarak, analitik, sayısal ve deneysel sonuçlar arasında iyi bir uyum elde edilmiştir.