Search

Dairesel silindir etrafındaki akışlar uzun yıllardır çalışmalara konu olmuş, kapsamlı bir şekilde incelenmiştir. Diğer yandan özellikle düşük Reynolds sayılarında eliptik silindirler üzerindeki akış ile ilgili çalışmalar kısıtlıdır. Literatürdeki bu boşluğa kaynak sağlayabilmek amacıyla görünüm oranı (GO) 0,33 ≤ GO ≤ 1 arasında ve blokaj oranı 0,333≤ BO ≤0,8 arasında değişen farklı senaryolarda hidrolik çapa bağlı Re=40’da,sıkıştırılmaz, laminer, sürekli ve iki boyutlu akış için blokaj ve görünüm oranının akış yapısı üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Sınırlandırılmış akış durumunda silindirler paralel duvarların arasına simetrik olacak şekilde yerleştirilmiştir. Belirlenen sınır şartları altında Navier-Stokes ve enerji denklemleri Ansys-CFX 16.0 yazılımı ile çözdürülmüştür. Farklı senaryolar üzerinden yapılan analizler sonucunda statik basınç, yüzey kayma gerilmeleri, Nusselt sayıları, ayrılma açıları, basınç katsayıları, sürtünme katsayıları, boyutsuz hız ve sıcaklık değerleri hesaplanmıştır. Bunun yanında blokaj ve görünüm oranının hidrodinamik ve termal parametreler üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Görünüm oranının sabit kalıp blokaj oranının arttığı senaryolarda blokaj oranının artması ile girdap boyutunun küçüldüğü ve bazı durumlarda oluşmadığı görülmüştür. Blokaj oranına bağlı olarak girdap görülmeye başlandığı görünüm oranı farklılık göstermesine karşın tüm blokaj oranları için GO=0,46 ve GO=0,33 için girdap oluşumu gözlenmemiştir. Bu sonuç girdap oluşumu için 0,46

Son yıllarda ardışık silindirler etrafındaki akışın ısı ve akış karakteristikleri nümerik olarak araştırılmaktadır. Bu tez çalışmasında sıkıştırılamaz, laminer ve sürekli akış şartlarındaki akış iki boyutlu Navier-Stokes ve enerji denklemleri ile ANSYS-CFX v13.0 yazılımı ile çözdürüldü. Reynolds sayısı (Re), blokaj oranları (β=D/H) ve silindirler arası mesafe (g) 40; 0.4, 0.5, 0.6; 0.2D, 0.7D, 1D, 1.5D, 3D, 4D olarak literatür araştırmalarıyla seçildi. Bu seçimlerle öndeki ve arkadaki silindirde statik basınç, yüzey kayma gerilmeleri ve taşınımla ısı transfer katsayıları hesaplandı. Silindirler arası mesafenin hidrodinamik ve termal parametreler üzerindeki etkileri araştırıldı. Bunlara ilaveten blokaj oranı ve silindirler arası mesafe kombinasyonları için öndeki ve arkadaki silindirde ayrılma açıları , sürtünme katsayıları (Cf), ortalama ısı transfer katsayıları (hort), ortalama Nusselt sayıları (Nuort) ve sürüklenme katsayıları (Cd) hesaplandı. Çalışmaların sonunda tüm blokaj oranlarında silindirler arası mesafenin 3D ve 4D değerlerinden sonra öndeki silindirin arkadaki silindiri etkilemediği ve her iki silindirin de bağımsız birer silindir gibi davrandıkları gözlemlenmiştir. Heat and flow characteristics of flow across two tandem circular cylinders were numerically investigated in recent years. In this thesis, two dimensional Navier Stokes and energy equations were solved with ANSYS-CFX v13.0 software for incompressible laminar flow under steady state conditions. The Reynolds number (Re); the blockage ratio (β=D/H) and the distance between circular cylinders were selected 40; 0.4, 0.5, 0.6; 0.2D, 0.7D, 1D, 1.5D, 3D, 4D in accordance with literature research. Static pressure, shear stress and convective heat transfer coefficients on the front (upstream) and back (downstream) cylinders were calculated with these selections. Effects of gap ratios on hydrodynamic and thermal parameters were investigated. In addition, separation angles , friction coefficients (Cf), average heat transfer coefficients (have), average Nusselt numbers (Nuave) and drag coefficients (Cd) on the front and back cylinders were calculated for all combinations of blockage ratio and gap size values. The studies have shown that after gap size g=3D and 4D the front cylinder did not affect the back cylinder and both of them acted as a single cylinder.

Son yıllarda, yüksek blokaj etkisinde ard arda silindirler etrafında laminer akış için ısı ve akış karakteristiklerinin incelenmesi önemli bir konu haline gelmiştir. Ard arda dizili silindirler etrafından akışın incelenmesi konusu; uçaklar, arabalar, yüksek katlı binalar, gemiler, deniz altılar, türbinler, köprü ayakları, ısı değiştiriciler ve fabrika bacaları gibi uygulama alanlarından dolayı kayda değer bir öneme sahiptir. Bu çalışmada ard arda silindirler etrafında yüksek blokaj etkisinde laminer akış için ısı ve akış karakteristikleri nümerik olarak incelenmiştir. İki boyutlu Navier-Stokes ve Enerji Denklemleri ANSYS-CFX v.13.0 kullanılarak sıkıştırılamaz akış için çözümlenmiştir. Blokaj oranı sırasıyla 0.6-0.7-0.8 ve Reynolds sayısı 40 olarak belirlenmiştir. Silindirler arası mesafe sabit silindir çapı ile orantılı olarak 0.2-0.7-1.0-1.5-3.0-4.0 D olarak seçilmiştir. Ön ve arka silindirler için statik basınç, kayma gerilmesi ve ısı transfer katsayıları değerleri hesaplanıp tartışılmıştır. Yapılan analiz sonuçlarına göre statik basınç değerleri ön silindir için silindir üstünde en düşük değere ulaşıp daha sonra artmaya başlamıştır. Arkadaki silindir için silindirler arası mesafe ile statik basınç değerleri düşmüş ayrılma noktasından sonra ise yükselmiştir. Belli bir kritik silindirler arası mesafeden sonra arkadaki silindir tek silindir gibi davranıp öndeki silindirden etkilenmemiştir. Kayma gerilmesi değerleri de arkadaki silindir için statik basınç değerleri ile karşılaştırıldığında aynı doğrultuda bir dağılım göstermiştir. Öndeki silindir için ise kayma gerilmesi dağılımları tüm silindirler arası mesafe değerlerinde oldukça birbirlerine yakın değerler bulunmuştur. Isı transfer katsayısı değerleri de arkadaki silindir için 0 - 3.5 W/m2K, öndeki silindir içinse 0-7.5 W/m2K arasında değişmiştir. Öndeki silindirde ise ısı transfer katsayıları silindirler arası mesafe arttıkça düşüyor belli bir ayrılma noktasından sonra ise silindirler arası mesafe değişse bile neredeyse aynı ısı transfer katsayıları bulunmuştur. Ayrıca ön ve arka silindir için ayrılma açıları hesaplanmıştır. Ayrılma açıları öndeki silindirde silindirler arası mesafeden bağımsız ve eşit sırasıyla blokaj oranı 0.6-0.7-0.8 için öndeki silindir ayrılma açıları 41.37°-39.19°-37.01° değerleri bulunmuştur. Arka silindir içinse silindirler arası mesafe arttıkça azalan ayrılma açıları bulunmuştur. Heat and flow characteristics of laminer steady flow across two tandem cylinders under strong blockage, has been an important topic in recent years. This subject of flow across two tandem cylinders is significant interest in many application fields such as planes, cars, high-rise buildings, ships, submarines, turbines, piers of bridge, heat exchangers, factory chimneys. In this thesis, heat and flow characteristics of laminar steady flow across two tandem circular cylinders (CC) were numerically investigated. Two dimensional Navier Stokes and energy equations were solved with ANSYS-CFX v13.0 for incompressible flow under steady state conditions. The blockage ratio (b=B/H) were held respectively 0.6-0.7-0.8 and the Reynolds number (Re) was 40. The distance between circular cylinders were chosen 0.2-0.7-1.0-1.5-3.0-4.0 D and static pressure, shear stress and heat transfer coefficients on the upstream (front) and downstream (back) cylinders were calculated and discussed. For results; on the top of the upstream cylinder static pressure values reach a minimum value and then they tend to increase. For the downstream cylinder with increasing gap ratio static pressure values decrease and after the separation point they increase. After a critical gap ratio the downstream cylinder acts as one cylinder and is not affected by the presence of upstream cylinder. Likewise in the static pressure distribution there is also same pattern can be seen for the downstream cylinder when shear stress distribution values are compared. Shear stress distribution for the upstream cylinder is almost same for all gap ratios. Convective heat transfer values for the downstream cylinder range from 0 to 3.5 W/m2K, for the upstream cylinder values range from 0 to 7.5 W/m2K. Convective heat transfer values for the upstream cylinder decrease to separation point and after that point with increasing gap ratio value convective heat transfer values almost same. Also for the downstream and the upstream cylinders were calculated separation points. For the upstream cylinder separation points were founded independent from gap ratios and respectively for b=0.6-0.7-0.8 to s-ön=41.37°-39.19°-37.01°. For the downstream cylinder with increasing gap ratio separation point values decrease. 102