Laminer boru akışlarında yüzey pürüzlülüğünün etkisinin parametrik olarak incelenmesi

Bu tezde pürüzlü borular içerisinde gerçekleşen laminer akışın hidrodinamik ve ısıl karakteristikleri nümerik olarak incelenmiştir. Bunun için periyodik olarak tekrar eden boru geometrisinde hidrodinamik ve ısıl anlamda tam gelişmiş akış ele alınmıştır. Yüzeyde oluşturulan kare tipi pürüzler ile pürüzlülüğün akış üzerindeki etkisi simüle edilmiştir. Dairesel kesitli pürüzsüz borular içerisindeki Newtonien akışların hidrodinamik ve ısıl karakteristikleri analitik olarak incelenmiştir. Pürüzlü borularda eşdeğer çap tanımlanarak akışkana ait sürtünme kaybı ve ısı iletimi değerlendirilmiştir. Daha sonra pürüzlü borular için elde edilen akış profilleri, Poiseuille ve Nusselt sayıları, pürüzsüz borulardaki değerlerle karşılaştırılmıştır. Yüzey pürüzlülüğündeki artışın basınç kaybını ve ısı transferini arttırdığı gözlemlenmiştir. Ayrıca, yüzey pürüzlülüğü nedeniyle basınç kaybı ve ısı transferinde gerçekleşen artış, Reynolds sayısının büyümesiyle yükselmiştir.
In this thesis, hydrodynamic and thermal characteristic of laminar flow in rough pipes is analyzed by numerically. For this purpose, developed flow in pipe geometry hydrodynamically and thermally is considered periodically. The effect of the roughness on the flow is simulated by the square type roughness on surface. The hydrodynamic and thermal characteristic of Newtonian flows in circular smooth pipes are analytically analyzed. Friction loss and heat conduction in the fluid have been evaluated by determining the equivalent diameter in rough pipes. Then, the effect of roughness elements on the flow profile, Poiseuille and Nusselt number are compared with the results of smooth pipe. It is found that increasing surface roughness increases pressure loss and heat transfer. Moreover, the increase in the pressure loss and heat transfer due to surface roughness, has increased with the Reynolds number raising.