Su ve Çevre Teknolojileri Dergisi 172. Sayı (Kasım 2022)

50 SU VE ÇEVRE TEKNOLOJİLERİ • Kasım / 2022 rik algoritmalar kullanılarak üretilen cebirsel denklemle- rin gerçek sistemdeki baskın olan denklemlerle ne kadar benzer olduğunun gösterilmesiyle alakalıdır. Tutarlılık ise bölümlendirme işlemi sonucu oluşabilecek hataların hangi oranda azaltılıp en iyi şekilde çözüm yaptırabileceğinin sağlanmasıyla alakalıdır. Aynı anda bütün bu konseptleri CFD çözümlerinde sağlamak zordur. Tutarlı ve doğru bir sonuç daha sonrasında son-işlemciye gönderilir. Son-iş- lemci çözümü görselleştirecek kısımlardan oluşmaktadır. Bunlar, bir vektörün, gradyanın ya da bir hattın basit iki boyutlu grafik çiziminden üç boyutlu resmini çizmeye uzanan yolları içermektedir (Şekil 15) (Liu, 2006). CFD yöntemiyle membran ve membran modüllerinin tasarlanması ve hidrolik hesaplarının 3 boyutlu görselleş- tirilmesi son yıllarda hız kazanmıştır. Aşağıda bu konuda yapılmış örnekler sunulmuştur. Ghidossi ve diğ. (2006) akış karakteristiklerini kontrol ederek içi boşluklu fiber membran modülünün performans değerlendirmesini CFD kullanarak yapmıştır. Çalışmanın amacı, işletme koşulları ve membran karakteristiklerinin modüldeki basınç düşü- şüne bağlılığını basitleştirilmiş model denklemler kullana- rak belirlemektir. CFD programı olarak Ansys FLUENT kullanılmıştır. Çalışmada, işletme koşulları ve membran karakteristiklerinin modülde gerçekleşecek basınç değişim- lerine etkileri, laminar akışa sahip sıkıştırılamaz Newtonian akışkan için Navier-Stokes denklemleri kullanılarak model- lenmiştir (Ghidossi ve diğ., 2006). Modelde kullanılan geometri Şekil 16’da verilmiştir. Çalışmanın sonunda suyun giriş hızının, membran uzunluğunun ve bulunduğu yerin basınç düşüşlerine etkisi olduğu gözlenmiştir. Tıkanma hesabını yaparken bir fiber- deki tıkanmanın tüm membranlardaki tıkanmayla aynı olacağı varsayılarak modelleme yapılmıştır ve tıkanma yüzünden içi boşluklu membranlarda enerji tüketiminin yaklaşık olarak %7-10 arasında artış gösterdiği bulunmuş- tur. Model, modelleme sonuçlarıyla deney sonuçları karşı- laştırıldığında birbirine yakın sonuçlar vermiştir. Tarabara ve Wiesner (2003), düşük geri kazanımlarda çalıştırılan SEPA CF düz plaka membranların akış modellemesini yapmak için CFD kullanmıştır. Çünkü, laboratuvar çalış- malarında küçültülmüş filtrasyon üniteleri kullanılır ve membran yüzeyindeki akışı ve kayma gerilimini bilmek bu tarz küçük ölçekli deneyler için önem taşımaktadır. Çalış- mada problem olarak, sıkıştırılamaz newtonian akışkanı için sabit izotermal laminar akış seçilmiştir. Basınç, hız, ve kayma gerilimi dağılımları, 1 mm çözünürlüklerde farklı giriş hızları için hesaplanmıştır. Model geometrisi Şekil 17’de verilmiştir (Tarabara ve Wiesner, 2003). Modelin bölümlendirmesinde sweep, bazı yerlerde ise hekzahedral yapıda bölümlendirme yapılmıştır. Modelde kullanılan bölümlendirme (mesh) adedi 138.336’dır. Kanalda türbülans oluşturucu (spacer) olmadığı varsayıl- mıştır. Yaptıkları çalışma 24 iterasyon sonucunda yakın- sama göstermiştir. Modele göre oluk girişlerinin arkasında, giriş ve çıkış borularında ölü noktalar saptanmıştır. Kayma geriliminin üç boyutlu dağılımı Şekil 18’de verilmiştir. Şekil 14. Objenin bölümlendirilmesi (Meshing) (Liu, 2006) Şekil 15. Örnek çözdürülmüş bir akış profili (Liu, 2006) Şekil 16. Çalışmada kullanılan geometri (Ghidossi ve diğ., 2006) MAKALE