Girdaplı akışların geometrik ve çalışma parametreleri altında incelenmesi
Analysis of confined swirling flows under geometrical and operational parameters
- Tez No: 246438
- Danışmanlar: PROF. DR. İRFAN KARAGÖZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Girdaplı Akışlar, İki Fazlı Akış, Türbülans Modelleri, Siklon Ayrıştırıcılar, Basınç Düşümü, Partikül Toplama Verimi, Hesaplamalı Akışkanlar Mekaniği, Akış performansı, Basınç kaybı, Sayısal analiz modelleri, Siklon ayırıcı, Swirling Flows, Two Phase Flow, Turbulence Models, Cyclone Separators, Pressure Drop, Particle Collection Efficiency, CFD, Flow performance, Pressure loss, Numerical analysis models, Cyclone seperator
- Yıl: 2009
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Uludağ Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Akışkanlar mekaniğinin en önemli ve en kompleks alanlarından birisi girdaplı akışlardır. Çift vorteks yapısına sahip olan siklon ayrıştırıcıları girdaplı akışların çok önemli ve çok ilginç uygulama alanıdır. Bu nedenle, çalışmada girdaplı akışların geometrik ve çalışma parametreleri altında deneysel ve numerik olarak inceleyebilmek amacıyla siklonlar kullanılmıştır.Siklonlarda nümerik çalışma bir ve iki fazlı, türbülanslı, üç boyutlu, sürekli sıkıştırılamaz akışları kapsamaktadır. Deneyler başlıca önemli geometrik boyutları değiştirilebilen çok amaçlı modüler siklonda yapılmıştır. Hız bileşenlerini ve basıncı ölçmek için pitot tüpü ve eğik manometre kullanılmıştır.Türbülans modelleri, şemalar, duvar fonksiyonları ve mesh sayısının performansı değerlendirmek için. CFD Fluent yazılımı kullanılarak elde edilen sonuçlar literatürdeki deneysel datalar ile karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar RSM türbülans modeli, Nonequilibrium duvar fonksiyonu, Basınç çözümünde PRESTO şemasının basınç-hız ilişkisi için SİMPLEC şeması, momentum denklemi için QUİCK şeması, türbülans kinetik enerjisi ve yayılım oranı için ise Second Order Upwind şemasının ve Reynolds gerilmelerinin çözümünde ise First Order Upwind şeması değişkenlerinin kullanılması memnun edici sonuçlar verdiğini göstermektedir.Nümerik yöntem test edildikten sonra literatürde önemi vurgulanan ancak kapsamlı bir çalışma yapılmayan dipleg ve siklon boyu uzunluğunun etkileri çalışılmıştır. Siklondaki basınç düşümü, hız dağılımları ve partikül toplama verimi girdap yapısıyla ilişkilendirilmiş ve bu girdap yapısı üzerinde etkili olan optimum siklon uzunluğu yaklaşık olarak siklon çapının dört katı kadar bulunmuştur. Ayrıca, Siklon parametreleri üzerinde etkisi olan yüzey pürüzlülüğünün etkileri incelenmiştir. Küçük siklonlar için optimum yüzey pürüzlülük kalınlığı yaklaşık olarak 0.1 mm olarak görülmektedir.Deneysel çalışmalarda ise; iki farklı deney düzeneğinde siklon geometrik ölçüleri ve çalışma parametreleri değiştirilerek sonuçlar elde edilmiştir. Elde edilen sonuçlar giriş hızının artmasıyla basınç düşümünün arttığını göstermektedir. Farklı çıkış borusu çapları ve farklı dalma uzunluklarında tek fazlı için çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Teğetsel, eksenel hız profilleri, basınç düşümü ve statik basınç farkları elde edilmiştir. Elde edilen sonuçlar çift fazlı için değerlendirilmiştir. Siklon borusu çapının küçük olması durumunda basınç düşümünde büyük olması durumuna göre artış olduğu ve ayrıştırma veriminde ise iyileşmenin olduğu görülmüştür. Dalma uzunluğunun ise büyük olması durumunda benzer sonuçlar tespit edilmiştir. Elde edilen sonuçlardan optimum çıkış borusu ölçüleri tanımlanmıştır.
Özet (Çeviri)
The swirling flow is one of the most important and complex fields of fluid mechanics. Having a double vortex structure, cyclone separators are very important and interesting application area of swirling flows. Therefore, cyclones used to investigate, experimentally and numerically, the geometrical and the operation parameters of swirling flows in this study.Numerical study comprised three dimensional, steady, incompressible, turbulent, one and two phase flows in cyclones. Experiments carried out mainly in a multi purpose modular cyclone whose important geometrical dimensions could be changed. Pitot tube and inclined manometers were used for the measurements of velocity components and pressure.Computational results obtained by using Fluent CFD code were compared with experimental data given in literature, so as to evaluate the performance of turbulence models, wall functions, numerical schemes and mesh structure. The results showed that the use of the RSM turbulence model with the nonequilibrium wall function for turbulence, the Presto interpolation scheme for pressure, the Simplec algorithm for pressure-velocity coupling and the quadratic upstream interpolation for convective kinetics (quick) scheme for momentum, the second order upwind scheme for turbulence kinetic energy and turbulence dissipation rate variables give satisfactory results.After numerical validation studies, the influences of dipleg and cyclone length which their importance were emphasized but no comprehensive study was given in the literature, were studied. Pressure drop, velocity distribution and particle collection efficiency parameters were related to the swirl structure in the cyclone. And, the optimal length of the cyclone which has an important role on the swirl structure was found to be approximately fourfold of the cyclone diameter. In addition, influence of surface roughness on the cyclone performance was investigated in the cyclones. that is influence on cyclone parameters. The optimal height of wall roughness appears to be approximately 0.1 mm for small cyclones.In the experimental study, the results were obtained by changing geometrical and operational parameters in two different cyclones. It can be seen from the results that the pressure drop is increased by increasing the inlet velocity. The effects of the exit pipe geometry were investigated in a tangential inlet cyclone separator. Experiments were carried out by varying the diameter and length of the exit pipe for one phase flow. Tangential and axial profiles, pressure losses and variation of static pressure along the cyclone were analyzed for different flow rates. The results were also evaluated for two phase flow in cyclones. The results show that a decrease in the exit pipe diameter causes an increase in pressure losses and collection efficiency. Similar results were obtained by the height of the exit pipe.
Benzer Tezler
- Discrete vortex method simulation of Karman vortex street-edge interaction
Karman Girdap caddesi-cisim etkileşiminin ayrık girdap yöntemiyle incelenmesi
METİN O. KAYA
Doktora
İngilizce
1992
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. C. RUHİ KAYKAYOĞLU
- On the point vortex dynamics
Noktasal girdap dinamiği üzerine
AHMET KUTSİ NİRCAN
Yüksek Lisans
İngilizce
1992
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiYRD. DOÇ. DR. ALİ RANA ATILGAN
- Ötelenen ve dönen geçirgen yüzeyli eksenel simetrik bir cisimden daimi olmayan rejimde cebri konveksiyonla ısı transferi
Başlık çevirisi yok
KAMİL KAHVECİ
- Dönen ve geçirgen yüzeyli eksenel simetrik bir cisimden daimi olmayan rejimde doğal konveksiyonla ısı transferi
Unsteady free convection heat transfer from a spinning, rotational symmetric permeable body
SELİME KUŞ
