Dalgalı Yüzeyli Isı Değiştirici Kanallarında Hız ve Sıcaklık Alanlarının “Rans” Tabanlı Türbülans Modelleri ile Sayısal İncelenmesi ve Deneysel Doğrulaması

Abstract

Levhalı ısı değiştiricilerinde yaygın olarak kullanılan periyodik dalgalı yüzeyli kanal için taşınımla ısı geçişi ve sürtünme faktörü sayısal incelenmiştir. Sayısal çalışmada Sonlu Hacimler Yöntemi (Finite Volume Method – FVM) kullanılmıştır. Realize edilebilir k-ε (Realizable k-ε), k-ω, Kayma Gerilmesi Taşınımı (Shear Stress Transport – SST) ve geçiş SST (transition SST) olarak adlandırılan, dört farklı Reynolds Ortalamalı Navier-Stokes (Reynolds Averaged Navier-Stokes Simulations – RANS) tabanlı türbülans modelleri kullanılarak elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. Önceki deneysel çalışmalardan elde edilen sonuçlar da sayısal sonuçları doğrulamak için kullanılmıştır. Çalışmalar, dalga eğim açısının 30° olduğu dalgalı yüzeyli kanallarda hava akışı için yapılmıştır. Prandtl sayısı 0.70 sabit kalırken, Reynolds sayısı 2000 ile 11000 arasında değiştirilmiştir. Nusselt sayısı, Colburn faktörü, sürtünme faktörü ve ısı geçişi iyileştirme performansı Reynolds sayısına bağlı olarak verilmiştir. Dalgalı yüzeyli geometrinin ve kanal yüksekliğinin etkileri ele alınmıştır. Deneysel ve sayısal sonuçlar arasında en iyi uyum SST modeli ile sağlanırken, en çok hata ise realize edilebilir k-ε modelden elde edilmiştir.