Nanoakışkan akışının ve ısı transferinin tek ve çift faz metotlarıyla sayısal olarak incelenmesi

Nanoakışkanların elde edilmesi ve bozucu etkilerden doğru şekilde izole edilmiş sağlıklı bir deney düzeneği oluşturma maliyetlerinin yüksek olması; nanoakışkanların ısı transferi üzerine etkilerini araştırma konusunda sayısal modellemeye olan ihtiyacı doğurmuştur. Bu nedenle deneysel çalışmalar kadar sayısal çalışmaların da güvenilirliği ve sonuçların daha isabetli olması önemlidir. Bu çalışmada, referans deneysel veriler seçilerek, deneysel çalışma, uygulama parametreleri ve sınır şartları ile birlikte, ANSYS Fluent hesaplamalı akışkanlar mekaniği paket programında gerçek sistemlere yakın bir şekilde modellenmiştir. Deneysel uygulama parametreleri ve etkileri referans olarak kabul edilerek, tek faz ve iki faz yaklaşımlarıyla sayısal olarak analiz edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, Tek Faz Brown modeli ile yapılan analiz sonuçlarının, deneysel verilere en yakın ortalama ısı taşınım katsayısı değerini verdiği görülmüştür. İki Faz Euler-Karışım modelinin ise deneysel verilere en uzak sonuçları verdiği gözlemlenmiştir. İki Faz Euler-Karışım modelinin, deneysel verilere göre yüksek hata oranına sahip sonuçlar vermesinin sebebi sayısal olarak araştırılmıştır. Analizler sonucunda, iki fazlı Euler-Karışım modelinin, nanoakışkanlara sayısal olarak uygulanabilmesi için Euler-Karışım modelinde ısıl iletkenlik katsayısını veren denklemin değiştirilmesi gerektiği sonucuna ulaşılmıştır. Çift Faz Euler-Karışım modelinin ısıl iletkenlik katsayısını hesaplayan denklem, Maxwell ısıl iletim denklemi ile değiştirilmiştir. Tekrar yorumlanan Euler-Karışım modeli, deneysel referans verilerle karşılaştırıldığında deneysel verilere en yakın sonuçları veren model olduğu gözlemlenmiştir. Ek olarak çalışmada, modeller ve termofiziksel özellikleri belirleyen denklemlerin yanısıra, nanoparçacık çeşidi, hacimsel derişimi ve Peclet sayısı gibi parametrelerin ısı transferi üzerindeki etkisi sayısal araştırılmıştır.