Farklı sıcaklıklardaki jetlerin akış ve ısıl karışım karakteristiklerinin sayısal ve deneysel olarak incelenmesi

Bu çalışmada, farklı sıcaklıklardaki jet akışlarının sınırlandırılmış bir kanal içerisindeki termofiziksel özellikleri deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Çalışmanın deneysel kısmı için bir deney seti imal edilmiş ve sayısal kısmı da Large Eddy Simulation türbülans modeli kullanılarak modellenmiştir. Akışkan olarak suyun kullanıldığı analizlerde paralel ve eş – merkezli olmak üzere iki tür jet modeli kullanılmıştır. Kanal içerisine farklı geometrik özelliklere sahip pasif engeller yerleştirilmiştir. Analizler jetler arası sıcaklık farkı ve momentum oranının fonksiyonu olan altı farklı sınır şartı için yapılmıştır. Deneysel ve sayısal veriler analiz edilirken üç tür yaklaşım uygulanmıştır. Birinci yaklaşımda farklı sıcaklıklardaki jet akışlarının kanal boyunca ısıl karışım davranışları irdelenmiştir. İkinci yaklaşımda ısıl karışımın etkin olarak gerçekleştiği türbülanslı bölgedeki ısıl salınım davranışları analiz edilmiş ve bu salınımların kanal duvarları için ısıl gerilme kaynaklı bir risk oluşturup oluşturmadığı tespit edilmiştir. Üçüncü yaklaşımda ise belirlenen çalışma parametrelerinin jetlerin akış davranışları üzerindeki etkileri kapsamlı bir şekilde ele alınmıştır. Sonuçlar, bütün çalışma parametrelerinde jetler arası sıcaklık farkı arttıkça ısıl karışımın iyileştiğini göstermiştir. Jet momentum oranları değiştikçe ısıl karışım davranışları önemli ölçüde değişmiştir. Kanal içerisinde pasif engel kullanımı genel olarak daha iyi bir ısıl karışım sağlamıştır. Gözenekli engellerde engelin geçirgenliği arttıkça ısıl karışımda bir iyileşme görülmüştür. Bütün durumlarda etkin karışım bölgelerindeki baskın sıcaklık frekansının 5 Hz civarında olduğu tespit edilmiştir. Yüksek genlikteki bu sıcaklık salınımları bazı engel yerleştirilmiş durumlarda kanal duvarlarına ulaşmaktadır. Bazı durumlarda ise kanal duvarlarına ulaşmadan yığın sıcaklık içerisinde sönümlenmektedir. Kanal içerisinde engel kullanımı, genel olarak jetlerin türbülans bölgelerinin küçülmesine neden olmuştur. Deneysel ve sayısal veriler büyük bir doğruluk ile birbiriyle uyuşmaktadır.