Computational fluid dynamics (CFD) modeling of interfacial momentum transfer in bubbly two-phase flow

---

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Nükleer Enerji Mühendisliği A.B.D., Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2024

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: İZZET ÖZGÜN GÜLER

Danışman: Cemil Kocar

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Bu tez, Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) modellemesindeki kritik boşlukları ele almakta ve özellikle iki fazlı akış sistemlerinde momentum transferi mekanizmalarına odaklanmaktadır. Mevcut modeller, genellikle Stokes rejimindeki tekil baloncukların davranışına dayanan ampirik ilişkilerden türetilmiş arayüz kapatma modellerine dayanır. Ancak, birden fazla etkileşen baloncuğu içeren baloncuklu akışların karmaşık dinamiklerini bu modeller yetersiz bir şekilde temsil eder. Bu araştırma, hacim oranı, kayma, iz etkileri ve türbülans gibi kritik faktörleri dikkate alarak daha doğru modeller geliştirmeyi amaçlamaktadır. Çalışma, CFD simülasyonları için kapatma modeli seçimindeki trendleri ve dikey borularda baloncuklu akış üzerine yapılan deneysel araştırmaları inceleyerek başlar. Standart modelleme yaklaşımları ile iki fazlı akış dinamikleri arasında uyumsuzluk olduğu tespit edilmiştir. Ardından, sürükleme, kaldırma ve diğer kuvvetler için tercih edilen kapatma modelleri kullanılarak gerçekleştirilen CFD simülasyonları, kapsamlı deneysel verilerle karşılaştırılarak değerlendirilir. Bu karşılaştırmalar, sürükleme ve kaldırma katsayılarının modelleri için fonksiyonel bir form ve belirsiz sabitler tanımlayan bir tasarım keşif prosedürü geliştirilmesine rehberlik eder. Araştırma, geliştirilen yeni modellerin mevcut modellerle karşılaştırmasını içerir ve bu modellerin iki fazlı akış dinamiklerini tahmin etmedeki performansını gösterir. Bu tez, akademik araştırma ve endüstriyel uygulamalara katkı sağlayacak metodolojik ve teorik olarak sağlam bir çerçeve sunmaktadır.