Sonlu-silindir üzerindeki akış yapısının incelenmesi
Investigation of flow structures around finite-height circular cylinder
Yazar: ALİ GALİP MUMCU
Danışman: YRD. DOÇ. DR. CUMA KARAKUŞ
Mustafa Kemal Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Enerji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Enerji = Energy ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Dairesel silindir üzerindeki daimi akışlar basit geometrik yapısından ve günlük hayatta iki boyutlu herhangi bir küt cisim üzerindeki akış problemlerini yüksek oranda temsil etmesinden dolayı, özellikle son yıllarda artarak devam eden ve ilgisini kaybetmeyen bir araştırma konusu olmaktadır. Bu tip akışlar ısı değiştiricileri, soğutma sistemleri, açık deniz platformları, binalar, bacalar gibi birçok mühendislik uygulamasında karşımıza çıkmaktadır.
Bu çalışmada, son yıllarda yaygın olarak kullanılan hız ölçüm yöntemlerinden biri olan parçacık görüntülemeli hız ölçüm tekniği (PIV) kullanılmıştır. GO=0.75, 0.5 ve 0.25 olan üç tip sonlu-silindir için silindir çapına ve serbest akış hızına bağlı Reynolds sayısı Red=1000, 2000, 3000, 5000, 7000 değerleri için sonlu-silindir ön, üst ve arkasının yan görünüş resimleri ile Red=1000, 1500, 2000, 3000, 5000, 7000, 8000 değerleri için sonlu-silindir arkasında z/h=0.0, 0.5, 1.0 mesafelerinde alınan PIV görüntüleri verilmiştir.  Sonuç olarak, anlık hız alanları kullanılarak zaman ortalama hız alanları, akım çizgileri ve girdap eş düzey eğrileri elde edilmiştir.  Elde edilen bu veriler sayesinde akışın etkisi ile sonlu-silindir üzerinde oluşan kritik akış noktaları (durma noktaları), girdap yapıları, serbest uç etkisi ve zemin düzlem etkisi tespit edilmiştir. Sonsuz-silindir üzerindeki iki boyutlu akış yapısından farklı olarak, sonlu-silindir serbest ucununda etkisiyle oluşan üç boyutlu akış yapısı incelenmiş ve bu akışın birçok girdap sisteminin birleşmesinden oluşan kompleks bir yapıya sahip olduğu anlaşılmıştır.

Abstract:
Coherent flows on the circular cylinder have become an interesting research subject which continue gradually in last years. Those constant flows are simple designed and can act as substitudes and give acceptable values for any random two dimensional bluff bodies. Such flows are encountered in many engineering applications, such as heat exchangers, cooling systems, offshore platforms, buildings and chimneys.
In this study, Particle Image Velocimetry technique (PIV), which is one of commonly used method in recent years for the velocity measurements, has been used.  For three types of finite circular cylinder for which the AR (aspect ratio) values are 0.75, 0.5, 0.25 and Reynolds Numbers Red=1000, 2000, 3000, 5000, 7000, which correlates to the diameters of the cylinders and the velocity of the potential flow; frontal, upwards and sideways views has been presented. Besides for Reynolds Number Red=1000, 1500, 2000, 3000, 5000, 7000, 8000, the rear end PIV views also has been provided, at the distance points on z/h=0.0, 0.5, 1.0. As the result of this study, by using instantaneous velocity fields time-averaged velocity fields, streamlines and vorticity counter has been obtained. According to these data, it was determined that critical flow points, vortex structures, free-end effect and ground plane effect. Unlike the infinite cylinder on the two-dimensional flow structure, finite cylinder has a three dimensional (3D) complex structure.