Boru içerisine yerleştirilen yeni tip türbülatörün ısı transferine etkisinin sayısal incelenmesi

Bu çalışmada, farklı hatve yüksekliğinde (H) tasarlanan türbülatörlerin borudaki ısı transferi ve akış üzerindeki etkisi, farklı periyotlarda (Lp) sayısal olarak incelenmiştir. Akışkan olarak hava kullanılmıştır. Boru akışı içerisine yerleştirilen yeni tip türbülatörler ile uzunlamasına vorteksler üretilerek ısı transferinin iyileştirilmesi amaçlanmıştır. Geometrisi periyodik olarak akış yönünde tekrarlayan türbülatörün hatvesi, 1 mm kalınlığında sac metalden asimetrik olarak tasarlanmıştır. Boruda türbülanslı akış için zaman-ortalama Navier-Stokes (RANS) ve enerji denklemleri ANSYS Fluent 19.2 CFD paket programı kullanılarak 3D olarak çözülmüştür. Türbülanslı akışı çözmek için Realizable k-ε modeliyle birlikteyakın-duvar bölgesinde Menter-Lechner modeli kullanılmıştır. Isıtılan yüzeye 1000 W/m2 sabit ısı akışı uygulanmıştır. Farklı hatve oranlarına (HR: 0.31-0.47-0.63) ve periyot uzunluğuna (PR: 1.4-1.9-2.5) sahip olan türbülatörün akış ve ısı transferi üzerindeki etkileri sayısal olarak 5000-28000 Re-sayısı aralığında incelenmiştir. Nusselt sayısının ve sürtünme faktörünün, Re-sayısı arttıkça arttığı, ısıl iyileşme faktörünün (TEF) ise azaldığı tespit edilmiştir. TEF'in 1.16 maksimum değeri, Re = 5000'de HR = 0.63 ve PR = 1.4 oranlarında hesaplanmıştır.