Deliklerin çapraz akıştaki bir silindirin direnç kuvvetinin azaltılması ve iz bölgesi üzerindeki etkileri.

TEZ10739Tez (Doktora) -- Çukurova Üniversitesi, Adana, 2015.Kaynakça (s. 107-111) var.xiv, 113 s. : res. (bzs. rnk.), tablo ; 29 cm.Bu çalışmanın esas amacı çift sıralı deliklerin çapraz akıştaki bir dairesel silindirin direnç kuvvetinin düşürülmesi ve yakın iz bölgesi üzerine etkilerini değerlendirmektir. Delik ve silindir çapları sırasıyla d ve D (40 mm) olmak üzere, altı delik çapının d = 0.075D, 0.1D, 0.125D, 0.15D, 0.2D ve 0.25D, altı delikten deliğe mesafenin, l = 2d, 3d, 4d, 5d, 6d ve 7d, on dokuz sapma açısının (?), 0°’den 90°’ye 5°’lik adımlarla ve yirmi dokuz Reynolds sayısının (Re), 4,000’den 32,000’e 1,000’lik adımlarla, farklı kombinasyonları için deneyler gerçekleştirilmiştir. Çift sıralı deliklerin direnç kuvvetini düşürme bakımından büyük öneme sahip oldukları bulunmuştur. , test modellerine bakılmaksızın ? = 0°’de en düşüktür. Direnç kuvvetini düşürme mekanizması jetin yakın iz bölgesini akışkan ile doldurması ve silindirden ayrılan kayma tabakalarını daha akım yönünde şekillenmesi için uzatması/gerdirmesi ile doğrudan alakalıdır. Bu sayede, zamanortalamalı direnç katsayısı, , tek silindir ile kıyaslandığında %37 düşürülebilmektedir (d/D = 0.25, l/d = 2). Bu düşüş genel olarak Re’den bağımsızdır. Bununla birlikte d, l ve ?’ya şiddetli bir biçimde bağlıdır. Bu adı geçen parametreler ile arasında belirli bir ilişki yoktur. Küçük ? değerlerinde, 0°’den 15°’ye, ’deki düşüş, l’ye bakılmaksızın, delik çapı arttıkça artmaktadır. , test modellerine bakılmaksızın, sapma açısı ile 30°’ye kadar orantılı biçimde artmıştır. Bununla birlikte, test modellerinin ’leri tek silindirinkinden hala düşüktür. Göreceli olarak yüksek ? değerlerinde, 55° – 60°’den 65° – 75°’ye, değerleri, d’ye bakılmaksızın, artmıştır. Bu artışın seviyesi doğrudan l ile ilgilidir. l azaldıkça, ’deki artışın seviyesi artmaktadır, yani, bu ? değerlerinde daha az delikli test modelleri direnç kuvvetini düşürme bakımından genellikle daha etkindirler. ’deki bu beklenmedik artış test modeli içerisindeki akış yapısında meydana gelen bir değişiklik olarak yorumlanabilir. , pasif girdap oluşturucu gibi davranan delikler yardımı ile iki-boyutlu girdapların zayıf üç-boyutlu girdaplara dönüştürmesinden dolayı ? = 85° – 90°’de bir kez daha kayda değer düzeyde düşürülmüştür. PGH (Parçacık görüntülemeli hızölçer) vasıtasıyla yapılan tüm alan hız ölçümleri de bu fikri desteklemektedir. Test modeli içerisine giren akışkandaki azalma da ’deki bu düşüşe katkıda bulunmuştur. Tez içerisinde, PGH ölçümleri üzerinden elde edilmiş yakın iz bölgesi akış topolojileri, iz bölgesi karakteristikleri, hız dağılımları, girdap kopma frekansları, çevrinti ve türbülans kinetik enerjisi konturları, bir pasif akış kontrol metodu olarak çift sıralı deliklerin aerodinamik/hidrodinamik yönden avantajlarını ve dezavantajlarını açıklamak için sunuluştur.The main aim of this research is to assess the effect of double rows of holes on time-averaged drag reduction and the near-wake flow structure of a circular cylinder in cross-flow. Experiments were carried out for various combinations of six hole diameters, d = 0.075D, 0.1D, 0.125D, 0.15D, 0.2D and 0.25D, six hole-to-hole distances, l = 2d, 3d, 4d, 5d, 6d and 7d, nineteen angles of incidence (?), from 0° to 90° in steps of 5°, and twenty nine Reynolds numbers (Re), from 4,000 to 32,000 in steps of 1,000 where d and D (40 mm) are the diameters of hole and cylinder, respectively. It was found that the double rows of hole have great importance in terms of drag reduction. The is minimum at ? = 0° regardless of test models. The drag reduction mechanism is directly relevant to that the jet filled the near-wake region with fluid and stretched the separated shear layers from the cylinder to form further downstream. So that, time-averaged drag coefficient, , can be reduced by 37% when compared to single isolated cylinder (d/D = 0.25, l/d = 2). This reduction is generally independent of Re. However, it depends severely on d, l and ?. There are no direct specific relations between the above-mentioned parameters and . At small ? values, from 0° to 15°, the reduction in was increased as hole diameter increased regardless of l. The generally increased proportional to the angle of incidence up to 30° regardless of test models. However, the of the test models are stil lower than that of the single isolated cylinder. At relatively higher ? values, from 55° – 60° to 65° – 75°, the values increased regardless of d. The level of increase is directly related to the l. As l reduced, the level of increase in increased, that is, the test models with lower hole number are generally more effective in terms of drag reduction in this ? range. This unexpected increase in was interpreted as a change in flow structure inside the test models. The is remarkably reduced once again at ? = 85° – 90° due to the transformation of two-dimensional vortices into weakened three-dimensional vortices by aid of holes which behave like a passive vortex generator. The whole field velocity measurements via PIV also supported this idea. The decreased fluid entrainment into the test models also contributed this reduction in . In the thesis, the near-wake flow topology, wake characteristics, velocity distributions, vortex shedding frequencies, vorticity and turbulent kinetic energy contours obtained via PIV measurements were presented in order to explain the advantages and drawbacks in aerodynamic/hydrodynamic aspect of double rows of holes as a passive flow control method