Dairesel kesitli yatay elemanlar etrafındaki akımın deneysel incelenmesi
Experimental investigation of flow around horizantal circular cylinders
Yazar: AHMET ALPER ÖNER
Danışman: PROF. DR. MEHMET SALİH KIRKGÖZ
Çukurova Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2007
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Akım içerisine batmış iki boyutlu dairesel silindirler yapı elemanı olarakmühendislik uygulamalarında yaygın olarak kullanılırlar, bu nedenle bu tür kütcisimlerin akışkan akımı ile etkileşimi konusundaki araştırmalar tasarım amaçlarıbakımından önem arz etmektedir. Yatay silindir ile kanal tabanı arasındaki düşeyboşluk mesafesi, silindir etrafındaki akımı etkileyen en önemli parametrelerdenbiridir. Bu çalışmada, bir açık kanal içerisindeki D=50 mm çapındaki yatay daireselbir silindir etrafındaki akımın hız alanı, yedi farklı boşluk oranı, G/D=0.0, 0.1, 0.2,0.3, 0.6, 1.0, 2.0, ve Reynolds sayısı ReD=4150 ve 9500 değerlerinde, parçacıkgörüntülemeli hız ölçüm tekniği ile deneysel olarak ölçülmüştür. Farklı Reynoldssayısı durumları için boşluk oranlarının, hız dağılımı, duvar sınır tabakası ayrılması,silindir yüzeyindeki durma ve ayrılma noktası pozisyonları ve vorteks kopmasıfrekansı gibi akım özelliklerine etkisi incelenmiştir. Deneysel bulgular, G/D?1.0durumunda silindir etrafındaki akıma tabanın etkisinin ihmal edilebilecek boyuttaolduğunu göstermiştir. Ayrıca, G/D=0.3 ve ReD=9500 için silindir etrafındaki akımalanı ANSYS paket programı ile sayısal olarak modellenmiş ve hız dağılımları içinelde edilen bulguların deneysel bulgularla uyumlu olduğu görülmüştür.Anahtar kelimeler: Düzenli Akım, Dairesel Silindir, Parçacık Görüntülemeli HızÖlçüm Tekniği, Duvar Etkisi, Hız Alanı.

Abstract:
Two-dimensional submerged circular cylinders are widely used structuralelements in engineering practices, and therefore the studies on the interaction of suchbluff bodies with the fluid flow are important for design considerations. The verticalgap distance between the horizontal cylinder and a plane boundary is the majorparameter that affects the disturbed flow structure around cylinder. In this study,using particle image velocimetry technique, experiments are conducted to measurethe velocity field of flow around a horizontal circular cylinder having a diameter ofD=50 mm with seven different gap ratios, G/D=0.0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.6, 1.0, 2.0, andfor two Reynolds number conditions, ReD=4150 and 9500. Using the experimentalresults, the effect of gap ratios for different Reynolds number conditions on thevarious properties of the affected flow field such as the velocity distribution aroundcylinder, wall boundary layer separation, position of stagnation and separation pointson the cylinder, and the Strouhal number for the vortex shedding frequencies areinvestigated. The experimental results indicate that the wall proximity effect onvelocity fields is almost negligible for G/D?1.0. Additionally, using the ANSYSprogram package, numerical analysis is also carried out to compute the velocity fieldof flow at G/D=0.3 and ReD=9500. The results show that the numerical velocity fieldis quite in agreement with the experiment.Keywords: Steady Flow, Circular Cylinder, Particle Image Velocimetry, WallEffect, Velocity Field.