İNŞaat mühendiSLİĞİ anabiLİm dali

11. MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI

  
DEMİR Mehmet Şirin

Danışman : Prof. Dr. Serdar BARIŞ

Anabilim Dalı : Makine Mühendisliği

Programı : -

Mezuniyet Yılı : 2014

Tez Savunma Jürisi : Prof. Dr. Serdar BARIŞ

Prof. Dr. Erol UZAL

Prof. Dr. Recep BURKAN

Doç. Dr. Mehmet Salih DOKUZ

Doç. Dr. Yakup Erhan BÖKE


Mikropolar bir akışkanın hareketli bir plaka üzerindeki akışı
Plakalar üzerinde durma noktası akışı ve ısı transferi problemi, plakaların soğutulması/ısıtılmasını gerektiren bir çok üretim süreci ve mühendislik sistemi için önemli olmaktadır. Bu çalışmada, mikropolar akışkan modelinin, plakaların soğutulması/ısıtılması işlemi üzerine olan teorik etkilerini incelemek amacıyla elektromanyetik kuvvetler ve kaldırma kuvvetleri tesirindeki mikropolar bir akışkan hüzmesinin hareketli ve düşey bir plakaya doğru akışı ve ısı transferi problemi incelenmiştir.
Tez çalışması beş bölümden oluşmaktadır.
İlk bölümde, durma noktası akışı probleminin önemine değinilerek, mikro sürekli ortam teorilerine neden gerek duyulduğundan bahsedilmiştir.
İkinci bölümde, mikro akışkan teorilerinin tarihsel gelişimi verilerek, tez çalışmasında ele alınan durma noktası akışı ve ısı transferi problemiyle ilgili hem Newtonian akışkanlar hem de mikropolar akışkanlar ile ilgili uygulamaya yönelik olan bugüne kadar yapılmış çalışmalardan bahsedilmiştir.
Üçüncü bölümde,  mikropolar akışkanlar teorisinin genel kavramları ele alınarak ilgili alan denklemleri vektörel formda elde edilmiş ve bu denklemlerin viskoz akışkan teorisini (Navier-Stokes denklemleri) özel hal olarak içerdiği gösterilmiştir. Sonraki kısımda, modern yaklaşık analitik bir yöntem olan homotopi analizi metodu (HAM) ele alınmıştır. Daha sonraki kısımlarda, dört farklı durum için, elektromanyetik kuvvetler ve kaldırma kuvvetleri tesirindeki sıkıştırılamayan bir akışkanın; yarı sonsuz, düşey ve hareketli bir plakaya doğru akışı ve ısı transferi probleminin formülasyonu yapılmıştır. Birinci durumda, prizmatik hüzme biçimindeki Newtonian bir akışkanın plakaya doğru akışı problemi incelenmiştir. İkinci durumda, akışkanın yine Newtonian akışkan olduğu fakat silindirik bir hüzme biçiminde plakaya çarptığı düşünülmüştür. Üçüncü durumda, akışkanın mikropolar akışkan olduğu ve prizmatik hüzme biçiminde plakaya çarptığı, dördüncü durumda ise akışkanın mikropolar akışkan olduğu ve silindirik hüzme biçiminde plakaya çarptığı düşünülmüştür. Ele alınan tüm problemler için ilgili alan denklemleri uygun benzerlik dönüşümleri yardımıyla adi diferansiyel denklem sistemlerine indirgenmiş ve uygun boyutsuz büyüklükler yardımıyla boyutsuzlaştırılmıştır.
Dördüncü bölümde, elde edilen diferansiyel denklem sistemleri için, ilgili sınır şartları altında hem sayısal yöntemle hem de homotopi analizi metodu ile çözüm elde edilmiştir. Hız alanı, mikro açısal hız alanı ve sıcaklık dağılımları için elde edilen çözümler, parametrelerin çeşitli değerleri için grafik olarak sunulmuş, plaka üzerindeki kayma gerilmesi, çift gerilmesi ve ısı transferi parametresi ise tablo olarak sunulmuştur.
Beşinci bölümde, mikropolar akışkanlar için elde çözümlerden, Newtonian akışkan problemine geçiş yapılabileceği gösterilmiş ve elde edilen çözümlerin parametrelerle değişimleri değerlendirilmiştir.
Bu çalışma neticesinde, sayısal ve yaklaşık analitik yöntemle elde edilen çözümlerin son derece uyumlu olduğu ve Newtonian bir akışkana kıyasla mikropolar bir akışkan için, cidar üzerinde kayma gerilmesi değerlerinin ve cidardan olan ısı transferinin azaldığı sonucu elde edilmiştir.