Jet flow measurements by using a 3-D LDA system
3 boyutlu bir LDA sistemi kullanarak jet akışı ölçümleri
- Tez No: 166694
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. BÜLENT YÜCEİL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Uçak Mühendisliği, Aircraft Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2005
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 94
Özet
3 BOYUTLU BİR LDA SİSTEMİ KULLANARAK JET AKIŞI ÖLÇÜMLERİ ÖZET Bu deneysel çalışmada, 3 boyutlu bir Lazer Doppler Anemometri (LDA) sistemi kullanarak sıkıştırılamaz dairesel türbülanslı bir serbest jetin merkez çizgisi boyunca hız sönümü, düşey ve yatay eksenlerdeki hız profilleri ve 3 boyutlu hız profilleri incelenmiştir. Ölçümler aynı zamanda pitot-statik tüpü ölçümleriyle karşılaştırılmıştır. Deneyler, İstanbul Teknik Üniversitesi Trisonik Araştırma Merkezi-(TAM)'da gerçekleştirilmiştir. Çalışmada kullanılan jet lülesinin çıkış çapı 25 milimetredir. Tüm deneylerde nominal hız 1 5 m/s olup buna karşılık gelen Reynolds sayısı 27,000 dir. Merkez çizgisi boyunca hız ölçümü 0 < x/D < 50 için ve 0.8x/D'lik artımlarla yapılmıştır. Düşey ve yatay hız profilleri 0, 2, 5, 10, 20 ve 40 x/D istasyonlarında alınmıştır. Üç boyutlu hız profilleri ise 0, 5, 10 ve 20 x/D istasyonlarında alınmıştır. Üç boyutlu hız profilleri asıl olarak, çalışmada incelenen jet akışının niteliksel bir temsili olması için incelenmiştir. Elde edilen veriler kullanılarak, merkez çizgisi boyunca ölçülen hız ve yukarıda belirtilen x/D istasyonlarında alman düşey ve yatay hız profıllerindeki her nokta için U, V ve W hız bileşenlerinin ortalama karenin kök değerleri (RMS) ve U* V, U* W ve Fx W için Reynolds gerilmeleri (çarpım momentler) hesaplanmıştır. Merkez çizgisi boyunca yapılan hız ölçümü incelendiğinde, potansiyel çekirdeğin neden olduğu ve jet çıkışından 2-3 çap ileriye kadar giden düz bir bölge görülmüştür. Potansiyel çekirdeğin bu etkisi hız profillerinde de görülmektedir. Daha sonra jet çıkışından 2-3 çap ileriye gidildiğinde, merkez çizgisi hızı azalmaya başlamaktadır. U, V ve W hız bileşenlerinin RMS değerleri de merkez çizgisi hızına benzer bir davranış göstermektedir. Düşey ve yatay eksenlerdeki hız profilleri jet çıkışındaki hızın instabilitesinden kaynaklanan etki dışında birbiriyle iyi uyum göstermektedir. Hava kaynağının neden olduğu bu instabiiite bazı profillerde uyuşmazlıklar yaratmaktadır. x/D = 0 ve 2' de ölçülen hız profilleri potansiyel çekirdek sonucu düz bir tepe bölgesine sahiptir. x/D > 2 için, profiller Gauss tipi profillere benzemeye başlamıştır. Ortalama hızın RMS değerleri incelendiğinde RMS profilleri, özellikle x/D = 2, 5 ve 10' da, iki adet tepe noktasına sahiptir ve şekil olarak bir 'M' harfine benzemektedir. Bu iki tepe noktası, hız profiilerindeki maksimum hız gradiantma karşılık gelmektedir. LDA ölçümlerinin, pitot tüpü ölçümleriyle de iyi bir uyum gösterdiği görülmüştür. xı
Özet (Çeviri)
JET FLOW MEASUREMENTS BY USING A 3-D LDA SYSTEM SUMMARY In this experimental study; centerline velocity decay, vertical and transverse velocity profiles and three dimensional velocity profiles of an incompressible circular turbulent free jet are investigated by using a 3-D Laser Doppler Anemometry (LDA) system. These measurements are also compared with those made with a pitot-static probe. The experiments are conducted at the Trisonic Research Center (TAM) of Istanbul Technical University. The exit diameter of the jet nozzle used in this study is 25 mm. All the experiments are conducted at a nominal velocity of 15 m/s which corresponds to a Reynolds number of 27,000. Centerline velocity is measured for 0 < x/D < 50 with O.Sx/D increments. Vertical and transverse velocity profiles are acquired at x/D stations of 0, 2, 5, 10, 20 and 40. 3-D velocity profiles are acquired for x/D stations of 0, 5, 10, 20. 3-D velocity profiles mainly serve as qualitative representation of the jet flow investigated in this study. Using the acquired data, Root Mean Square (RMS) values of U, V and W components of velocity and Reynolds stresses (cross moments) for U* V, U* W and Vx W are calculated for each data point in the acquisition mesh for centerline velocity and for vertical and transverse velocity profiles at x/D stations mentioned above. Investigation of the centerline velocity decay shows that there is a flat region up to about 2-3 diameters away from the jet exit caused by the potential core. This effect of the potential core is also visible on the velocity profiles. Then, after 2-3 diameters away from the jet exit, the centerline velocity starts to decrease. The RMS values for U, V and W also show the same behavior similar to centerline velocity. The velocity profiles measured in vertical and transverse directions agree reasonably well except that there is an effect of the jet exit velocity instability caused by the air supply creating some discrepancies for some of the profiles. The profiles measured at x/D = 0 and 2 have a flat top as a result of the potential core. For x/D > 2, the profiles tend to become Gaussian type profiles meaning that the self preservation state starts to form. The investigation of RMS values of mean velocities shows that RMS profiles, especially at x/D = 2, 5 and 10, have two peaks and resemble an 'M' letter in shape which correspond to the maximum velocity gradients in the velocity profiles. LDA results are also found to be in good agreement with pitot tube measurements.
Benzer Tezler
- Farklı jet ve çarpma plakası özelliklerinde çarpmalı akışkan jetlerinin ısı transferi ve akışının deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of heat transfer from rib-roughened surfaces with different impinging jets
SİNAN ÇALIŞKAN
Doktora
Türkçe
2012
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞENOL BAŞKAYA
- Application of decomposition techniques in turbulent jet plows
Ayrıklaştırma yöntemlerinin türbülanslı jet akışlarına uygulanması
TAMER YILMAZ
Doktora
İngilizce
1998
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ KODAL
- Structural and flow relationship of microfluidics pulsating high and low frequency jets
Düşük ve yüksek frekanslı titreşimle çalışan mikro akışkan jetlerinde yapı-akış ilişkisinin incelenmesi
MUHAMMAD İKHLAQ
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Makine MühendisliğiÖzyeğin ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Assoc. Prof. Dr. MEHMET ARIK
- Experimental and numerical investigation of single and multiple droplet interactions with high-temperature surfaces
Yüksek sıcaklığa sahip yüzeylerde tek ve çoklu damlacık etkileşimlerinin deneysel ve sayısal incelenmesi
AHMET GÜLTEKİN
Doktora
İngilizce
2021
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜNER ÇOLAK
- Bir cisim etrafındaki sualtı akış gürültüsünün teorik ve deneysel olarak incelenmesi
Therotical and experimental investigation of underwater flow noise around submerged bodies
SERTAÇ BULUT
Doktora
Türkçe
2022
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELMA ERGİN