Dikdörtgen Bir Kanaldaki Farklı Desenli Yüzey Geometrilerinin Isı Transferine Olan Etkilerinin İncelenmesi

Investigation of the Effects of Different Patterned Surface Geometries on Heat Transfer in a Rectangular Channel

Özet

Çarpan jet tekniği, ısıl cihazlardaki ısı transferini artırmak için yüksek performanslı bir soğutma teknolojisidir. Bu çalışmada, dikdörtgen kesitli kanallardaki çatı veters yamuk şeklinde iki farklı desene sahip bakır plakalı yüzeylerin farklı jet girişgenişliklerinde tek bir hava jeti akışı ile soğutulması sayısal olarak incelenmiştir.Sayısal hesaplamalar, zamandan bağımsız ve üç boyutlu olarak enerji ve NavierStokes denklemlerinin k-ε türbülans modelli Ansys-Fluent bilgisayar programı kullanılarak çözülmesiyle yapılmıştır. Kanalların üst ve alt yüzeyleri adyabatik olupdesenli yüzeylere sabit ısı akısı uygulanmıştır. Çalışma için belirlenen Re sayısıaralığı 5000-11000 iken jet-plaka arası uzaklık (H/Dh) 3 ve 6’dır. Jet giriş genişlikleri ise 0,5 Dh ve Dh’dır. Çalışmanın sonuçları literatürde bulunan çalışmanınsayısal ve deneysel sonuçlarıyla karşılaştırılmış ve birbirleriyle uyumlu olduklarıgörülmüştür. Sonuçlar, her bir desenli yüzey için ortalama Nu sayısı ve yüzey sıcaklığının değişimi olarak sunulmuştur. Farklı jet giriş genişlikleri ve H/Dh oranlarında kanal boyunca jet akışın akım çizgisi ve sıcaklık konturu dağılımları desenliyüzeyler için değerlendirilmiştir. 0,5 Dh jet genişliğinde, H/Dh=6 iken Re=5000için ortalama Nu sayısı değerinin çatı desenli yüzeyde ters yamuk desenli yüzeyden%25,92 daha fazla olduğu belirlenmiştir.

Abstract

The impinging jet technique is a high performance cooling technology to increase heat transfer in thermal devices. In this study, the cooling of the copper plate surfaces having two different patterns with roof and reverse trapezoid shapes at different jet inlet widths with a single air jet flow has been numerically investigated in rectangular ducts. Numerical calculations have been carried out by solving the energy and Navier-Stokes equations in three dimensions, steady, using the Ansys-Fluent computer program with k-ε turbulence model. The upper and lower surfaces of the channels are adiabatic and constant heat flux has been applied to the patterned surfaces. While the Re number range determined for the study is 5000-11000, the distance between jet and plate (H/ Dh ) is 3 and 6. Jet entrance widths are 0,5 Dh and Dh . The results of the study have been compared with the numerical and experimental results of the study in the literature and it has been found that they are compatible with each other. The results have been presented as the average Nu number and variation of surface temperature for each patterned surface. The streamline and temperature contour distributions of the jet flow along the channel have been evaluated for patterned surfaces at different jet entrance widths and H/Dh ratios. At 0,5 Dh jet width, H/Dh =6, it has been determined that the average Nu number value for Re=5000 has 25,92% more on the roof patterned surface than the reverse trapezoid patterned surface.