Genelleştirilmiş bir newtonyen akışkanın özelliklerinin entropi üretimine etkisinin incelenmesi

Bu çalışmada genelleştirilmiş bir Newtonyen akışkan olan Powell-Eyring akışkanının düzlemsel bir kanal içindeki ısı transferli akışı incelenmiştir. Akışkan kanal geometrisi içerisinde basınç gradyeni ile hareket etmekte ve kanal yüzeylerinden sabit ısı akısına mağruzdur. Akış geometrisi iki boyutlu olsa da hidrodinamik olarak tam gelişmiş kabulü ile hız profili tek boyutlu alınmıştır. Bu kabuller altında akışkana ait hız ve sıcaklık profillerini veren momentum ve enerji denklemleri çıkarılmıştır. Enerji denkleminde yüzeylerden sabit ısı akısı olduğu için yatay yöndeki sıcaklık gradyeni dahil olmuştur. Ayrıca viskoz sürtünmeden dolayı ortaya çıkan ısınma ile ilgili terimler de enerji denklemine ilave edilmiştir. Lineer olmayan momentum denkleminin çözümü için Powell-Eyring akışkan parametresi küçük kabul edilerek bir perturbasyon tekniği kullanılmıştır. Bu çözüm kullanılarak enerji denkleminin doğrudan integrasyonu ile sıcaklık profilleri bulunmuştur. Perturbasyon çözümleri küçük parametre kabulünden dolayı yaklaşık ve sınırlı bir aralıkta geçerlidir. Bu çözümlerin doğrulanması için bir sayısal algoritma kullanılmıştır. Kullanılan sayısal çözücü başlangıç değer problemleri için değişken adımlı seviye 4 ve 5 Runge-Kutta-Fehlberg algoritmasını temel alır. Daha sonra doğruluğu onaylanan akışkan hız ve sıcaklık profillerinin yardımı ile akışkanın ortama hız ve sıcaklığı hesaplanmış ve bu ifadeler analitik olarak Nusselt sayısının çıkarılmasında kullanılmıştır. Bulunan Nusselt sayısının literatürde bulunan Newtonyen akışkana ait sürtünmesiz ve sürtünmeli tüm durumları sağladığı gösterilmiştir. Akış geometrisinde boşa harcanan enerji ile ilişkilendirilen entropi üretim miktarı ya da tersinmezlikler ikinci yasa analizi ile çalışılmıştır. Burada toplam entropi miktarı analitik ve sayısal olarak hesaplanmıştır. Sıcaklık farklarından dolayı gerçekleşen ısı transferi ve viskoz ısınmanın toplam entropi üretimi üzerindeki etkisi Bejan sayısı kullanılarak tartışılmış ve bütün analitik sonuçlar sayısal algoritma ile doğrulanmıştır.