Nano parçacık katkılı manyetohidrodinamik akışın deneysel ve sayısal incelenmesi

Bu tez kapsamında, laminer akış şartlarında silindirik bir boru içerisinde ve manyetik alan etkisi altında tek fazlı sıkıştırılamaz, viskoz ve elektriksel iletkenliğe sahip farklı nano akışkanların davranışı deneysel ve üç boyutlu sayısal olarak incelenmiştir. Bu amaçla, 1 Tesla manyetik alan üretebilen bir deney seti tasarlanmış ve imal edilmiştir. Ancak şebeke elektriği yüksek akımlarda çalışmaya müsait olmadığından maksimum B = 0.3T ile çalışma gerçekleştirilmiştir. Sayısal çalışma, ANSYS FLUENT 18.2 ticari yazılım programı yardımıyla gerçekleştirilmiştir. Gerekli doğrulama testleri yapıldıktan sonra sayısal model belirlenmiş ve çalışmanın büyük çoğunluğu sayısal olarak yapılmıştır. Sayısal çalışmadan nano hacimsel oranları (φ), Re sayıları ve uygulanan manyetik alan şiddetleri (Ha) sırasıyla φ = 0, 0.01, 0.03, 0.05, Re = 10, 100, 500, 1000, 2000 ve Ha = 0, 25, 50, 100 olarak seçilmiştir. Nano parçacık olarak Al2O3, CuO ve TiO2 tercih edilmiştir. Deneysel olarak yapılan çalışmadan elde edilen sonuçlar, sayısal çalışmada elde edilen sonuçlar ile kıyaslanarak sayısal modelin doğruluğu test edilmiştir. Deneysel ve sayısal çalışma arasındaki karşılaştırma, %2 nano parçacık içeren akışkana B = 0.1, 0.2, 0.3T manyetik alan uygulayarak ve manyetik alanın olmadığı durum için yapılmış ve sonuçların birbiriyle uyumlu olduğu belirlenmiştir. Aynı zamanda çalışma sonuçları literatürde verilen sonuçlarla karşılaştırılmış ve sonuçların oldukça benzer olduğu tespit edilmiştir. Yapılan sayısal analizde nano akışkanların hız, basınç, yerel ve ortalama Nu grafikleri ile sıcaklık ve hız konturları kapsamlı olarak ele alınmıştır. Nano parçacığın ve özellikle uygulanan dış manyetik alan kuvvetinin nano akışkan hızını düşürdüğü, Re sayısıyla birlikte basıncı ve ısı transferini arttırdığı belirlenmiştir. En yüksek nano akışkan hızı, en yüksek basınç ve en yüksek Nu sayısı Al2O3 için elde edilmiştir. En düşük akışkan hızı ve basınç ise CuO için elde edilirken ısı transferinin CuO ve TiO2 için benzerlik göstermiştir. Re = 10 hariç bütün parametrelerde manyetik alan şiddeti ve eklenen nano parçacıklar ısı transferini arttırmıştır.