Spoiler etkili dairesel kesitli yatay elemanlar etrafındaki akış yapısının deneysel ve sayısal incelenmesi
Experimental and numerical investigation of flow characteristic around horizantal circular parts containing spoiler
Yazar: Halil Cebeci
Danışman: YRD. DOÇ. DR. NURHAN ADİL ÖZTÜRK
Mustafa Kemal Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Küt dairesel cisimler üzerindeki akışlar hem deneysel hem de sayısal çalışmalar son yıllarda önemli bir araştırma konusu olmuştur. Silindirik elemanlar etrafındaki akımın yapısı akışın hızına, derinliğine, akışkanın viskozitesine, silindirik yapının şekil ve boyutlarına, silindirin akış içerisindeki konumuna ve silindirin katı sınırına olan uzaklığına bağlı olarak değişmektedir. Bu deneysel çalışmada D=50 mm çapında ve yatay platform üzerinden 130mm  (G=130) mesafedeki silindirik yapının boşluk oranı G/D= 2.6 değerine sahip küt, spoilerli dairesel silindir üzerinde oluşan akış yapısı, serbest akış hızı ve silindir çapına bağlı Reynolds sayısının Red=750, 1500, 4000, 9600 değerlerinde, PIV tekniği kullanılarak incelenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre spoiler etkisiyle silindir tabanında oluşan girdap etkisi özellikle yüksek Reynolds sayılarında önemli ölçüde artmış ve taban oyulmalarını arttırmak amacıyla spoiler kullanımının faydası görülmüştür. Ancak yüksek Reynolds sayılarında taban oyulması sağlanırken, aynı zamanda spoiler arkasında kavitasyon meydana geldiğinden dolayı, Reynolds sayısına bağlı olarak spoiler?in geometrik yapısının değiştirilmesinin uygun olduğu önerilmiştir. Elde edilen deney bulguları Fluent Paket programı ile de çözümlenmiş ve spoilersiz silindir için Red=4000 değerine kadar standart k- türbülans modeli, Red=4000 ve yukarısı hız değerleri için sst k- türbülans modelinin uygunluğu görülmüştür. Spoilerli silindir için ise Red=4000 hız değerine kadarki hızlarda sst k-, Red=4000 ve yukarısı hız değerleri için ise standart k- türbülans modeli önerilmiştir.

Anahtar Sözcükler: Dairesel Silindir, Spoiler, Boru Hatları, Parçacık Görüntülemeli 
Hız Ölçüm Tekniği (PIV), Girdap

Abstract:
Flow past a cylinder is widely investigated on both numerical and empirical studies in recent years. It is known that, flow structure around cylindrical objects depends on flow velocity, depth, viscosity, shape and dimensions of the cylindrical body, position of the cylinder on a flow regime, distance between the cylinder and the solid boundary. In this, study, the diameter of the cylinder is D=50 mm and the vertical distance between the cylinder, the horizontal platform is 130 mm (G=130), and  the gap ratio is G/D=2.6. The experiments were performed by using the PIV technique for the Reynolds number (Red=750, 1500, 4000, 9600) based on the cylinder diameter and the free stream velocity. The results showed that the cavitation effects were significantly reduced at low Reynolds nıumber conditions. When the Reynolds number is increased, the cavitation also occurred upstream of the cylinder. While  base engrave was possible at greater Reynolds numbers, cavitations occurred behind the spoiler. Thus its advised that the geometric structure of the spoiler should be changed depending on the Reynolds  number. The experimental results were analyzed numerically with the Fluent software and it was found that for the Reynolds number up to 4000, the standard k- turbulence model and for the Reynolds number greater than 4000, the sst k- turbulence model were seemed to be appropriate based on the error estimation. For the cylinder with spoiler, it is advised that the sst k- model is promising for the Reynolds number up to 4000, whereas standard k- turbulence model for is promising for the Reynolds number greater than 4000.

Keywords: Circular Cylinder, Spoiler, Pipelines, Particular İmage Velocimetry 
Technique (PIV), Vorticity