Türbülanslı sınır tabakada dikey silindirler etrafında akış ve ısı karakteristikleri
Flow and heat characteristics around vertical cylinders in the turbulent boundary layer
Yazar: ZEYNEL ABİDİN FIRATOĞLU
Danışman: PROF. DR. HABİB UMUR
Uludağ Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Düz yüzey üzerine silindirin monte edildiği akış alanının yapısını silindir önündeki ters basınç gradyanı belirler. Ters basınç gradyanı etkisiyle sınır tabaka ayrılır ve silindirdir önünde at nalı vorteks sistemleri görülür. Silindirin önündeki at nalı vorteksler yalnızca silindirin önündeki akış yapısını değil akış boyunca devam vorteks ayakları ile tüm akış alanını akış ve ısı karakteristiklerinde önemli derecede değiştirir.Bu çalışmada silindirin önündeki yüzey üzerinde ölçülen basınç gradyanlarının silindirin arkasında akış ve ısı karakteristiklerine etkisi deneysel ve nümerik araştırılmıştır. Rüzgar tüneli deneylerinde düşük hızlı bir sınır tabaka rüzgar tüneli kullanılmıştır. Nümerik hesaplamalarda ise genel amaçlı akış çözücü Fluent kullanıldı. Ölçümler ve nümerik hesaplamalar üç serbest akış hızında iki farklı kesitte (dairesel kare) silindir için yapılmıştır. Ölçümlerde karakteristik uzunluk silindir çapı olmak Reynolds sayısı=17123, 34246, 51369'dır.Sonuçlar göstermiştir ki (i) silindir kesit geometrisinin şekli silindir arkasındaki ısı ve akış karakteristikleri üzerinde son derece etkilidir. (ii) Silindir arkasındaki düz yüzey üzerinde Stantondaki artış Reynolds sayısının artmasıyla azalmaktadır. (iii) Dairesel silindirde akış yönünde, silindirden uzaklaştıkça Stanton sayısındaki artış yavaşça azalmaktadır. Kare silindir ise bu azalış daha hızlıdır.

Abstract:
The structure of flowfield around cylinder, placed normal to flat plate, is determined adverse pressure gradients upstream of cylinder. The adverse pressure gradients cause the approach the boundary layer to separate and horseshoe vortex system. Horseshoe vortex system is dramatically changed not only flow and heat characteristics of the flowfield upstream of cylinder but also flow and heat characteristics of all flowfield.In this thesis, measured adverse pressure gradient upstream of cylinder effects on flow and heat characteristics downstream of cylinder have been investigated experimentally and numerically. The wind tunnel tests were carried out in a low-speed boundary layer wind tunnel. As for the numerical calculations has been used in the purpose flow solver, Fluent. In the measurements and numerical calculations are carried out on three free stream velocity for two cross section cylinder (circular and square) with 50 mm diameter. The diameter-based Reynolds numbers were 17123, 34246, 51369.Result indicate that (i) cylinder shape of cylinder is strongly influenced both flow and heat characteristics downstream of cylinder. (ii) Increased Stanton number on the flat plate behind cylinder decreases with increasing Red for both two cross section. (iii) The downstream of cylinder, increased Stanton number decreases gradually to away from circular cylinder. As for increased Stanton number decreased greatly for square cylinder.