Farklı çalışma parametrelerinde hesaplamalı akışkanlar dinamiği simülasyonu ile kritik ısı akısının tahmini

Abstract

Çekirdekli kaynamadan ayrılma, ısı akısı değeri, kritik ısı akısı denilen sınır değere ulaştığında meydana gelir ve ısı transferinin azalması ile ısıtılan yüzeyin zarar görmesine neden olabilecek ani sıcaklık artışına neden olur. Bu çalışmada dikey bir borudaki aşırı soğutulmuş akışta kritik ısı akısının meydana geldiği çekirdekli kaynamadan ayrılma koşulları hesaplamalı akışkanlar dinamiği simülasyonu tahmin edilmiştir. Gelişmiş duvar kaynama modeli ANSYS Fluent 2019 R3 yazılımı ile uygulanmıştır. Sabit bir basınçta değişen kütle akısı ve giriş sıcaklığı koşullarında simülasyonlar gerçekleştirilmiştir. Modeli doğrulamak için mevcut literatürden deneysel veriler toplanmış ve simülasyon sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Elde edilen HAD sonuçlarına göre kritik ısı akısı değerinin aşırı soğutma seviyesi ve kütle akısı ile arttığı belirlenmiştir. Hesaplanan kritik ısı akısı değerleri ile deneysel veriler arasındaki ortalama sapma %16’dır. Elde edilen sonuçlar uygulanan modelin kritik ısı akısını tahmin etmede başarılı olduğunu göstermiştir.

Çekirdekli kaynamadan ayrılma, ısı akısı değeri, kritik ısı akısı denilen sınır değere ulaştığında meydana gelir ve ısı transferinin azalması ile ısıtılan yüzeyin zarar görmesine neden olabilecek ani sıcaklık artışına neden olur. Bu çalışmada dikey bir borudaki aşırı soğutulmuş akışta kritik ısı akısının meydana geldiği çekirdekli kaynamadan ayrılma koşulları hesaplamalı akışkanlar dinamiği simülasyonu tahmin edilmiştir. Gelişmiş duvar kaynama modeli ANSYS Fluent 2019 R3 yazılımı ile uygulanmıştır. Sabit bir basınçta değişen kütle akısı ve giriş sıcaklığı koşullarında simülasyonlar gerçekleştirilmiştir. Modeli doğrulamak için mevcut literatürden deneysel veriler toplanmış ve simülasyon sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Elde edilen HAD sonuçlarına göre kritik ısı akısı değerinin aşırı soğutma seviyesi ve kütle akısı ile arttığı belirlenmiştir. Hesaplanan kritik ısı akısı değerleri ile deneysel veriler arasındaki ortalama sapma %16’dır. Elde edilen sonuçlar uygulanan modelin kritik ısı akısını tahmin etmede başarılı olduğunu göstermiştir.