Computational hydrodynamic and heat transfer analysis of magnetohydrodynamic internal flow
Manyetohidrodinamik iç akışın hesaplamalı hidrodinamik ve ısı transfer analizi
- Tez No: 405871
- Danışmanlar: PROF. DR. EROL ARCAKLIOĞLU, PROF. DR. ZİYADDİN RECEBLİ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Karabük Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Manyetohidrodinamik, akışkanlar bilim alanının elektriksel iletken akışkanların manyetik kuvvetler altında dinamik davranışlarını inceleyen bilim dalıdır. Bu tez çalışmasında, sıvı lityumun silindirik boru ve dikdörtgen kanal içerisinde kararlı akışında hidrodinamik, termofiziksel akışkan parametreleri ve ısı transferi üzerine dışardan uygulanan manyetik alan ve birlikte uygulanan elektrik ve manyetik alanların etkileri sayısal olarak incelenmiştir. Manyetik ve elektrik alanın birlikte uygulanması durumunun çalışılmasının sebebi, pratikte manyetik alan oluşturmadaki kısıtlılıktır. Bu duruma sebep ise metallerin manyetikleşmelerindeki sınırlılıktır. Böylece, elektriksel iletken akışkanlar üzerindeki manyetik alan etkisi manyetik ve elektrik alanın birlikte uygulanması ile geliştirilebilir. Çözümlemeler sabit yüzey sıcaklığı sınır şartı için Navier-Stokes, süreklilik ve enerji denklemleri tabanlı olarak yapılmıştır. Sayısal analizleme ANSYS Fluent 15.0 yazılımı MHD modülü kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Çalışılan modeller hexahedral hücre yapılı ağ yapısı ile oluşturulmuş ve optimum ağ hücre boyutu ağ yapısı çalışmaları ile belirlenmiştir. Değerlendirilen sonuçlar uygulanan manyetik alan indüksiyonunun artması ile sıvı lityumun laminar akışında, akış hızı ve dinamik basıncın azaldığını, aynı zamanda statik basınç, yüzey sürtünme katsayısı, kayma gerilmesi, merkezcil sıcaklık, lokal sıcaklık ve Nusselt sayısının dolayısı ile ısı geçişinin arttığını göstermiştir. Manyetik alan ile birlikte uygulanan pozitif yönlü elektrik alan şiddetinin (E+) artması ile manyetik alan etkinin güçlendirildiği ve böylece akış hızının ve dinamik basıncın daha da azaldığı, aynı zamanda statik basınç, yüzey sürtünme katsayısı, kayma gerilmesi, merkezcil sıcaklık, lokal sıcaklık ve Nusselt sayısının dolayısı ile ısı geçişinin daha da arttığı belirlenmiştir. Manyetik alan ile birlikte uygulanan negatif yönlü elektrik alan şiddetinin (E-) artması ile manyetik alan etkinin zayıflatıldığı ve böylece akış hızının ve dinamik basıncın daha da arttığı, aynı zamanda statik basınç, yüzey sürtünme katsayısı, kayma gerilmesi, merkezcil sıcaklık, lokal sıcaklık ve Nusselt sayısının dolayısı ile ısı geçişinin daha da azaldığı tespit edilmiştir. Türbülans akış durumunda ise uygulanan manyetik alan şiddetinin artması ile statik basıncın arttığı, fakat bunun yanında akış hızı, dinamik basınç, yüzey sürtünme katsayısı, kayma gerilmesi, merkezcil sıcaklık, lokal sıcaklık ve Nusselt sayısının dolayısı ile ısı geçişinin azaldığı belirlendi. Manyetik alan ile birlikte uygulanan pozitif yönlü elektrik alan şiddetinin (E+) artması ile manyetik alan etkinin güçlendirildiği ve böylece akış statik basıncın daha da arttığı, fakat bunun yanında akış hızının, dinamik basıncın, yüzey sürtünme katsayısının, kayma gerilmesinin, merkezcil sıcaklığın, lokal sıcaklığın ve Nusselt sayısının dolayısı ile ısı geçişinin daha da azalttığı tespit edilmiştir. Manyetik alan ile birlikte uygulanan negatif yönlü elektrik alan şiddetinin (E-) artması ile manyetik alan etkinin zayıflatıldığı ve böylece statik basıncın azaldığı, fakat bunun yanında akış hızının, dinamik basıncın, yüzey sürtünme katsayısının, kayma gerilmesinin, merkezcil sıcaklığın, lokal sıcaklığın ve Nusselt sayısının dolayısı ile ısı geçişinin arttığı belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Magnetohydrodynamic (MHD) is a branch of fluid science which investigates the dynamic behaviours of electrically conductive fluids under the magnetic forces. In this dissertation, effects of externally applied magnetic field and also electrical field together with the magnetic field on liquid lithium hydrodynamic, thermophysical flow parameters and heat transfer were investigated numerically in case of steady state flow in a cylindrical pipe and a rectangular duct. Reason of studying the combined effect of magnetic and electrical field is that practically magnetic field creation is restricted because of the limited potential of the metals magnetization. So, magnetic field effect on electrically conductive fluids could be improved by the combined application of magnetic and electrical field. Analyses were done by Navier-Stokes, continuity and energy equations base for constant surface temperature boundary condition. Numerical analyses were occurred by ANSYS Fluent 15.0 software MHD module. Studied models were meshed in hexahedral type and optimum mesh size was determined by mesh studies. Evaluated results showed that increase in applied magnetic field which is on liquid lithium laminar flow decreases flow velocity and dynamic pressure, but also static pressure, skin friction coefficient, wall shear stress, central temperature, local temperature and Nusselt number and so heat transfer increases. Increase in positive directional electrical field (E+) which is applied together with magnetic field supports the effect of magnetic field and so flow velocity and dynamic pressure decreases more, but also static pressure, skin friction coefficient, wall shear stress, central temperature, local temperature and Nusselt number and so heat transfer increases more. Increase in applied negative directional electrical field (E-) together with magnetic field weaken the effect of magnetic field and so flow velocity and dynamic pressure increases more, but also static pressure, skin friction coefficient, wall shear stress, central temperature, local temperature and Nusselt number and so heat transfer decreases more. In the case of turbulent flow condition, increase in applied magnetic field increases static pressure, but also flow velocity, dynamic pressure, skin friction coefficient, wall shear stress, central temperature, local temperature and Nusselt number and so heat transfer decreases. Increase in positive directional electrical field (E+) applied together with magnetic field supported the effect of magnetic field and so static pressure increases more, flow velocity, dynamic pressure, skin friction coefficient, wall shear stress, central temperature, local temperature and Nusselt number and so heat transfer decreases more. Increase in negative directional electrical field (E-) applied together with magnetic field weaken the effect of magnetic field and so static pressure decreases, but also flow velocity, dynamic pressure, skin friction coefficient, wall shear stress, central temperature, local temperature and Nusselt number and so heat transfer increases.
Benzer Tezler
- Computational modeling of fin-and-tube type vehicle radiators based on porous medium approach
Gözenekli ortam yaklaşımı ile fin ve tüp tipi araç radyatörü sayısal modellemesi
KADİR GÖKHAN GÜLER
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET HALUK AKSEL
YRD. DOÇ. DR. BARBAROS ÇETİN
- Kanal tipi ısı değiştirici performansının 3-boyutlu had analizi ile incelenmesi
Investigation of duct type heat exchanger performance with 3-dimensional CFD analysis
YASİN KOÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
EnerjiKırıkkale ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAHYA DOĞU
- CFD based thermal and hydraulic performance investigation of air heating plate type solar collectors with different duct profiles
Farklı kanal kesitlerine sahip hava ısıtıcı güneş kolektörlerinin CFD yöntemi ile ısıl ve hidrolik performanslarının incelenmesi
CEM ÇORAPÇIOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİGEN KADIRGAN
- Eksenel gaz türbini kanat ucu geometrisinin hesaplamalı akışkanlar dinamiği ile aerotermal tasarımı
Aerothermal design of axial gas turbine blade tip using computational fluid dynamics
CEM BERK ŞENEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Savunma ve Savunma Teknolojileriİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. LEVENT ALİ KAVURMACIOĞLU
- Investigations into the evolution of heated liquid films
Isıtılan sıvı filmlerin evrimine ilişkin araştırmalar
OMAIR A. A. MOHAMED
Doktora
İngilizce
2024
Makine Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Assoc. Prof. LUCA BİANCOFİORE