Papers by Koray KARABULUT
The European physical journal plus, Mar 7, 2024
The cross-grooved rectangular flow ducts are largely used for plate heat exchangers. In this work... more The cross-grooved rectangular flow ducts are largely used for plate heat exchangers. In this work, so as to better the heat transfer in cross-grooved rectangular ducts with circular grooves, rectangular baffles were located in the flow duct, and the influences of the rectangular baffle angles and heights on the features of heat transfer were numerically performed in detail. Equations of Navier-Stokes and energy were resolved by employing a program of Ansys-Fluent with k-ε turbulence model as steady and three-dimensional. Air employed as working fluid has a temperature of inlet 293 K while the circular groove's wall temperature is 373 K. Rectangular baffles have various angles of 30°, 60°, and 90°, and heights of 0.25 H, 0.5 H, and 0.75 H. The mean Nusselt number (Nu m), temperature, turbulence kinetic energy (TKE), pressure, and PEC (Performance Evaluation Criterion) number of the flow duct with rectangular baffles were evaluated by comparing it with the cross-circular grooved channel non-baffle. Besides, the contours of velocity, turbulence kinetic energy, temperature, and velocity vector were exhibited for the cross-circular grooved rectangular channels with different baffle angles and height arrangements. Results were matched with experimental and numerical outcomes of the study found in the literature, and it was observed that they were fairly coherent. For Re 6000, the number of Nu m increases by 180.48% in the duct with a 90°angle and 0.75 H baffle height compared to the duct non-baffle, and for 30°baffle angle, the PEC value at 0.25 H baffle height is 66.88% higher than that in the 0.5 H. − u, − v, w Velocities of mean in coordinates, ms −1 Re Reynolds number (V ∞ D h /ν), dimensionless Nu Local Nusselt number (h L/k), dimensionless Greek symbols μ Viscosity of dynamic, kgs −1 m −1 μ t Viscosity of turbulence, kgs −1 m −1
Düzce Üniversitesi bilim ve teknoloji dergisi, Jan 26, 2024
Bu çalışmada, sabit 1000 W/m 2 ısı akısına sahip dairesel oyuklu ve yamuk modelli bakır plakalı y... more Bu çalışmada, sabit 1000 W/m 2 ısı akısına sahip dairesel oyuklu ve yamuk modelli bakır plakalı yüzeylerden olan ısı transferi ve birleşik jet akışlı kanallardaki akış yapıları su, %2 hacimsel konsantrasyonlu CuO-Su (Bakır oksit)-Su ve Elmas-Su nanoakışkanları kullanılarak sayısal olarak incelenmiştir. Sayısal çalışma, sürekli ve üç boyutlu olarak k-ε türbülans modelli Ansys-Fluent programının kullanılmasıyla gerçekleştirilmiştir. Kanallara ayrıca jet girişinden itibaren D jet giriş çapı ölçüsündeki sabit bir uzaklıkta (N) 45 o ve 90 o açılı kanatçıklar eklenmiştir. Kanal yüksekliği 3D iken; akışkanların Re sayısı aralığı 5000-15000' dir. Çalışmadan elde edilen sonuçların doğruluğu ve kabul edilebilirliği deneysel araştırmalar sonucu elde edilen eşitlik kullanılarak kanıtlanmıştır. Çalışmanın sonuçları, kanallardaki her bir model için ortalama Nu sayısının değişimleri olarak su ve nanoakışkanlar için kanatçıksız ve kanatçıklı durumlarda karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Ayrıca, CuO-Su nanoakışkanı için birleşik jet akışın hız ve sıcaklık konturu dağılımları farklı kanatçık açıları için sunulmuştur. Bununla birlikte, kanallardaki her üç desenli yüzeyin tümü için farklı Reynolds sayılarında performans değerlendirme sayıları (PEC) ve ortalama Nu sayısı (Num) ve yüzey sıcaklık değerleri (Tm) Re=5000 ve 15000 için analiz edilmiştir. Re=15000 için 90 o kanatçıklı kanalda yamuk modelli yüzeyde sırasıyla Elmas-Su ve Bakır oksit-Su nanoakışkanları kullanılması durumları için kanatçıksız ve su akışkanı kullanılan kanallara göre Num sayısında %27,57 ve %26,11' lik artışlar elde edilmiştir. Bunun yanı sıra, Re=15000 değerinde 90 o açılı kanatçıklı kanallarda su akışkanı için PEC sayısı değerlerinin sırasıyla dairesel oyuklu ve yamuk modelli yüzeylerde Elmas-Su ve CuO-Su nanoakışkanlarına göre %1,1-%1,31 ve %0,82-%0,63 daha fazla oldukları tespit edilmiştir.
Journal of Engineering Thermophysics
Isi Bilimi Ve Teknigi Dergisi-journal of Thermal Science and Technology, Apr 30, 2023
20 02 23 3 J J.. o of f T Th he er rm ma al l S Sc ci ie en nc ce e a an nd d T Te ec ch hn no ol... more 20 02 23 3 J J.. o of f T Th he er rm ma al l S Sc ci ie en nc ce e a an nd d T Te ec ch hn no ol lo og gy y © ©2 20 02 23 3 T TI IB BT TD D P Pr ri in nt te ed d i in n T Tu ur rk ke ey y I IS SS SN N 1 13 30 00 0-3 36 61 15 5 h ht tt
Proceedings Of The Institution Of Mechanical Engineers, Part E: Journal Of Process Mechanical Engineering, May 24, 2023
The impinging jet technique is a high-performance cooling technology for microchips which are bas... more The impinging jet technique is a high-performance cooling technology for microchips which are basic elements of computer systems and have high heat generation rates in small volumes. In this study, the improvement of heat transfer of the desktop microchips used in all technological products today by air-impinging jet flow was examined. For this purpose, numerical research was carried out on the cooling of copper plate surfaces with two different patterns, concave and roof shaped having 1000 W/m2 constant heat flux in rectangular cross-sectional ducts by one and double air jets with distances of Dh and 2 Dh between them. Numerical analysis was performed steady and in three dimensions with the k– ε turbulence model by the Ansys–Fluent program. The obtained results were compared with the numerical and experimental results of the study in the literature and it was seen that they are determined to be compatible. The results were presented as the mean Nu number for each of both patterned surfaces and the mean outlet temperature of the jet flow ( Tmoj) and the mean Nu number ( Num) of all patterned surfaces in single and double jet channels with different distances. Besides, pressure drop (Δ P), friction factor ( f), thermal resistance ( Rt) and thermo-hydraulic performance (THP) of concave and roof-patterned surfaces in the channels with different jet setup configurations were analyzed. Streamline and temperature contour distributions of the jet flow along the channel for different H/ Dh ratios and jet numbers were evaluated for both patterned surfaces. In H/ Dh = 4 and at Re = 7000, the average Nu number for roof-patterned surfaces was found to be 30.52% higher than concave patterned surfaces in the case of double jets with a distance of Dh. Rt reduction values of the roof and concave pattern surfaces with a double jet arrangement having 2 Dh distance at Re = 5000 and H/ Dh = 8 are 163.7% and 36.23% when compared to single jet, respectively.
Çukurova Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, Mar 30, 2023
Öz Çalışmada, D h jet giriş genişlikli kanallardaki düz ve üçgen basamak modelli yüzeylerden olan... more Öz Çalışmada, D h jet giriş genişlikli kanallardaki düz ve üçgen basamak modelli yüzeylerden olan ısı transferi üç adet hava jeti akışı kullanılarak araştırılmıştır. Araştırmalar, sayısal olarak sürekli ve üç boyutlu k-ε türbülans modeli kullanılarak Ansys-Fluent bilgisayar programıyla gerçekleştirilmiştir. Kanal yüzeyleri adyabatik olup yalnızca model yüzeylerinde sabit ısı akısı bulunmaktadır. Çalışmanın sonuçları literatürde bulunan çalışmanın sayısal ve deneysel çıktılarıyla karşılaştırılmış ve uyumlu oldukları belirlenmiştir. Sonuçlar, her bir model yüzeyi için ortalama Nu sayısı ve yüzey sıcaklığının değişimi olarak verilmiştir. Farklı Re sayıları ve H/D h oranlarında model yüzeyleri için kanal boyunca jet akışın hız-akım ve sıcaklık konturu dağılımları değerlendirilmiştir. Re=10000 için H/D h =3'de düz basamak desenli model yüzeyinin Nu o sayısının, üçgen basamaklı yüzeyden %45,18 daha yüksek olduğu belirlenmiştir.
DergiPark (Istanbul University), Mar 10, 2022
Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi
Minyatürleşen enerji sistemleri ve yüksek güçlü elektronik aletler soğutma kapasitesi yüksek olan... more Minyatürleşen enerji sistemleri ve yüksek güçlü elektronik aletler soğutma kapasitesi yüksek olan sistemlerin kullanımını gerektirmektedir. Çarpan jet-çapraz akıştan oluşan birleşik jet etkisi mikroçip elektronik elemanlarının soğutma performansını artırıcı bir etkiye sahiptir. Bu çalışmada, kanallarda bulunan sabit 1000 W/m2 ısı akılı küp ve oyuklu desenlerin su ve %0,02 hacimsel nanoparçacık konsantrasyonlu GO (Grafen Oksit)-Su nanoakışkanı kullanılarak birleşik jet akışı ile soğutulması sayısal olarak analiz edilmiştir. Sayısal çalışma, sürekli ve üç boyutlu olarak k-ε türbülans modelli Ansys-Fluent programının kullanılmasıyla gerçekleştirilmiştir. Nanoakışkanın termofiziksel özellikleri deneysel olarak elde edilmiştir. Literatürdeki çalışmalar da göz önüne alınarak kanal boyutlarına uygun olacak şekilde kanallara üçer adet desenli yüzey yerleştirilmiştir. Kanallara ayrıca jet girişinden itibaren D jet giriş çapı ölçüsünde sabit bir uzaklıkta (N) 90o açılı kanatçık eklenmiştir. K...
Mühendis ve Makina
Bu çalışmada, birleşik jet akışıyla kanatçıksız ve farklı kanatçık mesafeli (N = D ve 2D) ve 60o ... more Bu çalışmada, birleşik jet akışıyla kanatçıksız ve farklı kanatçık mesafeli (N = D ve 2D) ve 60o açılı kanallarda su ve %0.02 hacimsel konsantrasyonlu GO (Grafen Oksit)-Su nanoakışkanı kullanılmasıyla yamuk ve taç desenli yüzeylerden olan ısı transferi ve performans analizi sayısal olarak incelenmiştir. Sayısal inceleme, sürekli ve üç boyutlu olarak k-ε türbülans modelli Ansys-Fluent programıyla gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın sonuçları, literatürdeki deneysel çalışmanın Nu sonuçlarıyla kıyaslanmış ve uyumlu oldukları görülmüştür. N = 2D ve Re = 15000’ de her üç yamuk ve taç desenli yüzeylerde nanoakışkanın ortalama Num sayılarının kanatçıksız ve su akışkanına göre sırasıyla %18.35 ve %24.09 daha fazla olduğu bulunmuştur.
Journal of Polytechnic
Çarpan jet-çapraz akıştan oluşan birleşik jet etkisi elektronik elemanların soğutma performansını... more Çarpan jet-çapraz akıştan oluşan birleşik jet etkisi elektronik elemanların soğutma performansını artırıcı bir etkiye sahiptir. Bu çalışmada, birleşik jet akışıyla kanatçıksız ve 30o açıya sahip kanatçıklı, N=2D kanatçık mesafeli ve H=3D ve 4D yükseklikli kanallarda su ve %2 hacimsel konsantrasyonlu Elmas-Su nanoakışkanı kullanılmasıyla küp ve yamuk modelli yüzeylerden olan ısı transferi ve performans analizi sayısal olarak incelenmiştir. Sayısal araştırma, sürekli ve üç boyutlu, k-ε türbülans modelli Ansys-Fluent programıyla gerçekleştirilmiştir. Literatürdeki çalışmalar gözetilerek kanal boyutlarına uygun olarak kanallara üçer adet model yerleştirilmiştir. Kanaldaki akışkanların Re sayısı aralığı 5000-9000’ dir. Sonuçlar, literatürdeki deneysel çalışmanın Nu sonuçlarıyla kıyaslanmış ve uyumlu oldukları belirlenmiştir. Çalışmanın sonuçları, kanallardaki her bir model için ortalama Nu sayısı ve yüzey sıcaklığının değişimleri olarak su ve nanoakışkan için kanatçıksız ve kanatçıklı du...
Tesisat Mühendisliği, 2020
Tesisat Mühendisliği, 2021
Heat and Mass Transfer, Mar 5, 2013
In the present study, the potential of rectangular fins with 30° and 90° angle and 10 mm offset f... more In the present study, the potential of rectangular fins with 30° and 90° angle and 10 mm offset from the horizontal direction for heat transfer enhancement in a plate fin heat exchanger is numerically evaluated with conjugated heat transfer approach. The rectangular fins are mounted on the flat plate channel. The numerical computations are performed by solving a steady, three-dimensional Navier–Stokes equation and an energy equation by using Fluent software program. Air is taken as working fluid. The study is carried out at Re = 400 and inlet temperatures, velocities of cold and hot air are fixed as 300, 600 K and 1.338, 0.69 m/s, respectively. Colburn factor j versus Re design data is presented by using Fluent. The results show that the heat transfer is increased by 10 % at the exit of channel with fin angle of 30° when compared to channel without fin for counter flow. The heat transfer enhancement with fins of 30° and 90° for different values of Reynolds number with 300, 500 and 800 and for varying fin heights, fin intervals and also temperature distributions of fluids on the top and bottom surface of the channel are investigated for parallel and counter flow.
Journal of Engineering Thermophysics, Mar 1, 2022
Abstract The separation zones resulting from the wind interaction with a building and its immedia... more Abstract The separation zones resulting from the wind interaction with a building and its immediate surroundings are of great importance for determination of multiple vortex systems interacting with the building and for consideration of appropriate design parameters. In this study, flow structures around building models having dimensions of 5 × 5 × 5 cm (Model B), 5 × 5 × 10 cm (Model C), and 5 × 10 × 5 cm (Model D) with a 30° slope and rooftop were examined experimentally with a distance of 13.75 cm between two models (Model B and C; Model C and D) with the use of Particle Image Velocimetry (PIV). Besides, the experimental work of placing binary building was numerically researched with the use of ANSYS Fluent 16.0 software program with the k- $$\varepsilon$$ turbulence model for a three-dimensional steady state, and the obtained numerical results were compared with the experimental results. Instantaneous velocity fields were firstly obtained in the experiments, and then the streamlines < $$\Psi$$ >, velocity distributions < V >, and vortex peer curves < $$\omega$$ > were plotted based on these data. The average equivalent velocity curve distributions in the x and y directions were also investigated for both pairs of building models. The results showed that the vortex lengths on the back of Model C increased by 13.33% as compared with Model B. The obtained result demonstrated that the geometric features had an effect on the formation of vortex separation zones. Comparison of the experimental and numerical results gave a deviation of maximum 3%.
Journal of Engineering Thermophysics, Apr 1, 2020
In plate fin heat exchangers, fins of special shapes on the plates generate high turbulent flow i... more In plate fin heat exchangers, fins of special shapes on the plates generate high turbulent flow in the flow channels formed by the plates, which enables achievement of high heat transfer coefficients. The present work uses a conjugated heat transfer approach to evaluate numerically the heat transfer improvement and pressure drop in plate fin heat exchangers due to zigzag (type B) and inner zigzag-outer zigzag (type C) rectangular fins 4 mm high. Rectangular fins are mounted on a flat plate channel (type A). The numerical computations are performed by solving a steady threedimensional Navier-Stokes equation and an energy equation using the Fluent software program. Air is taken as the working fluid. The study is carried out at Re = 400, the inlet temperatures and velocities of the cold and hot air fixed as 300 K, 600 K, 1.338 m/s, and 0.69 m/s, respectively. Variation of the Colburn j factor with Re design data is introduced by using the Fluent software program. This study exhibits new fin geometries for plate fin heat exchangers; the fin types used in this study to improve the heat transfer rate have not been investigated yet in the literature. The results show that the heat transfer is increased by about 9% at the exit of channel with the type B fin as compared with a channel without fins for counter flow. The heat transfer enhancement with zigzag and inner zigzag-outer zigzag fin types for Reynolds numbers of 300, 600, and 900 and varying fin heights and temperature distributions of fluids on the top and bottom surface of the channel are investigated for parallel and counter flows.
Strojarstvo : časopis za teoriju i praksu u strojarstvu, Oct 30, 2009
Thermal Science
In this study, the heat transfer and flow characteristics for cube and circular hollow models in ... more In this study, the heat transfer and flow characteristics for cube and circular hollow models in channels with the cross flow-impinging jet flow were numerically investigated by using water and 2% CuO-Water nanofluid. The numerical work was carried out steady and three-dimensional using the Ansys-Fluent program with the k-? turbulence model. A fin with 45? and 90? angles and D, 1.166D, and 1.333D (K) lengths was added to the upper channel surface from the impinging jet inlet at D (N) distance. A constant heat flux of 1000 W/m2 was applied to the model surfaces. The channel height is fixed in 3D (H) and the Re number range of the fluids is 5000-15000. The numerical results obtained from the study were compared with the results of the experimental study in the literature and it was seen that the results were compatible and acceptable. The results of the study were examined as the mean Nu number, surface temperature, and performance evaluation coefficient (PEC) variations for each mode...
Bu calismada, betonarme tasiyici sistemlerdeki kirislerin olusturdugu isi koprulerinin isi transf... more Bu calismada, betonarme tasiyici sistemlerdeki kirislerin olusturdugu isi koprulerinin isi transferi yapilari icten farkli sekillerde yalitimli balkon uzantili ve sandvic yalitimli ara kat dosemeleri icin sayisal olarak incelenmistir. Butun modeller icin sicaklik ve isi akisi konturleri, 5 cm yalitim kalinligi icin -30 oC, 0 oC ve 30 oC dis ortam sicakligi durumunda elde edilmistir. Elde edilen sonuclar, butun yapi modellerinde en fazla isi transferi miktarinin, kiris bolgesinde oldugunu gostermistir. Bununla birlikte; sandvic yalitimli ara kat kirisli isi koprusunun kiris dis yuzeyinde, -30 oC dis ortam sicakliginda isi transferi miktarinin 0 oC' ye gore % 58 daha fazla oldugu belirlenmistir. En uygun yalitim modelinin butun dis ortam sicakliklarinda duvar yalitimina ek olarak kiris yuzeyinin de yalitildigi durum oldugu ve boylece isi koprusu etkisinin azaldigi sonucuna varilmistir
Journal of Engineering Thermophysics, 2020
The high heat flux from electronic devices such as projectors, LEDs, or high power chips requires... more The high heat flux from electronic devices such as projectors, LEDs, or high power chips requires effective cooling methods at heat dissipation in a limited space. In the present study, the heat and fluid flow characteristics of isothermally heated objects located in a duct were numerically analyzed in order to investigate cooling of electronic devices. The channel had three objects attached to its bottom wall. The numerical computations were performed by solving two-dimensional steady laminar governing equations using the Fluent 17.0 program. Air moving with uniform velocity was taken as the cooling working fluid in the duct. A triangular arc shaped cross-section part was used as a control element. The top and bottom walls of the duct and the part were adiabatic. The part was located at three different points in the y-direction, and these parameters were tested at three different Reynolds numbers ( $$150\le \mathrm{Re} \le 600$$ ). The results were also compared with a non-triangular arc shaped case. The results show that insertion of a triangular arc shaped cross-section part increased the heat transfer for all the Reynolds numbers and the best heat transfer was observed for the part position with y = 1.75 H.
Uploads
Papers by Koray KARABULUT