Giriş geometrisinin izotermal ve izotermal olmayan boru akışındaki etkilerinin sayısal incelenmesi

Bir rezervuardan (depo veya tank) boruya akışkan geçişinde borunun giriş bağlantı tipi aşağı akım üzerinde etkili olduğundan boru depoya çıkıntılı veya çıkıntısız bağlanabilmektedir. Bu çalışmada borunun rezervuara çıkıntısız (keskin kenarlı, L/D=0), 30mm çıkıntılı (L/D=1) ve 60mm (L/D=2) çıkıntılı şekilde bağlanmasında boru aşağı akım etkileri sayısal çözümle analiz edilmiştir. Çalışmada D=30mm çaplı boru ile 1000, 2000, 4000, 7000, 10000, 15000, 20000 ve 100000 Reynolds sayılarında su akışları simule edilmiştir. Tank çıkışından sonra boru akışı izotermal ve izotermal olmayan durumlar için analiz edildi. İzotermal olmayan durumda sabit duvar ısı akısı 30kW/m2 olacak şekilde 2.7m 'lik boru akışına uygulandı. Çıkarılan sayısal sonuçlara göre çıkıntılı ile çıkıntısız boru girişlerinde hız profillerinin biraz farklı olduğu görüldü. Her üç girişli akışın yerel kayıp katsayıları Re=20000 'e kadar üs kuvveti şeklinde düşerken daha sonraki Reynolds sayılarında ise sabit kaldığı görülmüştür. Burada 60mm çıkıntılı girişin kayıp katsayısı en yüksek ve çıkıntısız olanı ise en düşük çıkmıştır. Her üç giriş tipinin tanktan sonra sürtünme faktörüne etkilerinin benzer olduğu görüldü. İzotermal olmayan boru akışında ise çıkıntılı ve çıkıntısız akışlarda sürtünme faktörleri arasında bir farkın olduğu görüldü. Boru akışında yerel taşınım ısı transfer katsayısının gelişen akışta üs kuvveti şeklinde değişirken tam gelişmiş akışta değerinin sabit olduğu görüldü. Isıl olarak gelişmiş akış bölgesinde çıkıntılı girişli akışların ısı transfer katsayılarının çıkıntısız girişli akıştan biraz daha yüksek olduğu görüldü. Boru akışı boyunca sıcaklık değişim eğrisinin deneysel çalışmadaki değişim eğrisiyle benzerlik gösterdiği görüldü.