SABİT MANYETİK ALAN ETKİSİ ALTINDAKİ FERRONANOAKIŞKAN AKIŞININ ÇİFT FAZ ÇÖZÜM YÖNTEMİ KULLANILARAK ISI TRANSFER ÖZELLİKLERİNİN SAYISAL OLARAK İNCELENMESİ

Abstract

ÖZET

Yapılan bu tez çalışmasında, yüzeyine manyetik alan uygulanmış dairesel kesitli kanal içerisinde akmakta olan Fe3O4-su ferronanoakışkanının akış ve ısı transferi karakteristikleri sayısal olarak incelenmiştir. Sayısal çalışmalarda baz akışkan olarak saf su kullanılırken, nanoparçaçık olarak farklı hacimsel konsantrasyonlardaki (%1,0; %2,0 ve %5,0) Fe3O4 nanoparçacığı kullanılmıştır. Problemle ilgili olan süreklilik, momentum ve enerji denklemlerini çözmek için sonlu hacimler tekniğine dayalı çözümleme yapan Ansys Fluent 19.0 paket programı kullanılmıştır. Sayısal çözümlemeler tek faz ve çift faz çözüm yöntemleri ile yapılmış ve sonuçlar karşılaştırılmıştır. Çalışma laminer akış koşulları altında (1000<Re<2000) gerçekleştirilmiştir. Kanal yüzeyine sabit ısı akısı (6366 W/m2) uygulanmıştır. Ayrıca kanal yüzeyine 0,1 T; 0,2 T ve 0,3 T değerlerinde sabit manyetik alan uygulanmıştır. Elde edilen sonuçlara göre taşınım ile gerçekleşen ısı transfer hızının; Re sayısı, nanoparçacık hacimsel konsantrasyonu ve sabit manyetik alan uygulaması ile arttığı gözlemlenmiştir. Çift faz çözüm yöntemi kullanılarak gerçekleştirilen sayısal çalışmalarda; Re=2000 değerinde çalışma akışkanı olarak %5,0 nanoparçacık hacimsel konsantrasyonuna sahip Fe3O4-su ferronanoakışkan kullanımının saf su kullanılması durumuna göre ısı transferi hızında %16,32 artış meydana gelirken, 0,3 T manyetik alan uygulanan durumda ise %23,11 artış meydana geldiği görülmüştür.

ABSTRACT

In this thesis study, the flow and heat transfer characteristics of Fe3O4-water ferronanofluid flowing in a circular cross-section channel, on which magnetic field is applied, was numerically investigated. While pure water was used as the base fluid in numerical studies, Fe3O4 nanoparticles of different volumetric concentrations (%1,0; %2,0 and %5,0) were used as the nanoparticle. Ansys Fluent 19.0 package program, which performs analysis based on finite volume technique, was used to solve the continuity, momentum and energy equations related to the problem. Numerical analysis has been done with single phase and two phase solution methods and the results are compared. The study was carried out under laminar flow conditions (1000<Re<2000). Constant heat flux (6366 W/m2) was applied to the duct surface. Also, constant magnetic field of (0,1 T; 0,2 T and 0,3 T) is applied to the channel surface. According to the results obtained, the rate of heat transfer realized by convection; It was observed that Re number increased with nanoparticle volumetric concentration and constant magnetic field application. In numerical studies using the two phase solution method; In the case of using Fe3O4-water ferronanofluid with 5,0% nanoparticle volumetric concentration as the working fluid at Re = 2000, the heat transfer rate increases by 16,32% when pure water is used, and 23,11% in the case of 0,3 T magnetic field. It has been observed to occur.