Experimental and numerical investigation of pressure swirl atomizers
Basınçlı girdap tipi püskürteçlerin deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
- Tez No: 368759
- Danışmanlar: PROF. DR. İSMAİL HAKKI TUNCER, DOÇ. DR. OĞUZ UZOL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Havacılık Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2014
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 249
Özet
Bu çalışmada basınçlı girdap tipi bir püskürteç içindeki zamana bağlı akışlar deneysel ve sayısal teknikler kullanılarak incelenmiştir. Basınçlı girdap tipi püskürtecin içindeki akışın ve oluşan spreyin zaman ve uzayda yüksek çözünürlükte gözlemlenebilmesi için Yüksek Hızlı Gölge Görüntüleme Tekniği kullanılmıştır. Basınçlı girdap tipi püskürtecin içindeki hava çekirdeğinin ve ortaya çıkan spreyin görüntüleri dört farklı su debisi için yakalanmıştır. Daha sonra, değişik eksenel lokasyonlardaki hava çekirdeği çapının zamana bağlı değişimi, geliştirilen görüntü işleme aracı kullanılarak bulunmuştur. Denk gelen ortalama sprey koni açısı değerleri de benzer şekilde elde edilmiştir. İncelemeler hava çekirdeğinin durağan olmayan özelliklerini ve spreyin makroskopik özelliklerini meydana çıkarmıştır. Spreyin mikroskobik özellikleri ise iki elemanlı Faz Doppler Parçacık Analizcisi kullanılarak belirlenmiştir. Ortaya çıkan su zerrelerinin Sauter ortalama çap dağılımları ve iki farklı zerre büyüklüğü sınıfı için hız dağılımları püskürteç içinden geçen su debisinin fonksiyonu olarak elde edilmiştir. Basınçlı girdap tipi püskürteç içindeki zamana bağlı iki fazlı akış¸ sonlu hacim yöntemi tabanlı bir hesaplamalı akışkanlar dinamiği aracı kullanılarak hesaplanmıştır. Püskürteç içindeki zamana bağlı akışların incelenebilmesi için, iki boyutlu, eksenel simetrik döngülü ve üç boyutlu sayısal simülasyonlar gerçekleştirilmiştir. Basınçlı girdap tipi püskürteç içindeki girdap yapıları ve hava çekirdeği çapının eksenel değişimi incelenmiştir. Deneysel ve sayısal çalışmalar sonucunda, hava çekirdeği çapının ve sprey koni açısının debiye fazla duyarlı olmadığı bulunmuştur. Deneysel ve sayısal çalışmalar, hız alanı içinde gözlenen düşük frekanslı salınımların su bölgesi içindeki girdap yapıları ile ilişkili olduğunu, diğer taraftan, hız alanı içinde gözlenen yüksek frekanslı salınımların hava çekirdeğinin kafa kısmında oluşan girdap yapıları ile ilişkili olduğunu göstermiştir.
Özet (Çeviri)
In this study, unsteady flows inside a pressure swirl atomizer are investigated using ex- perimental and numerical techniques. High Speed Shadowgraphy Technique is used in order to visualize the flow structures inside the atomizer and the resulting spray at high temporal and spatial resolutions. The images of the air core inside the pressure swirl atomizer and the resulting spray formations are captured at four different water flow rates. Then, the time variation of the air core diameter at different axial locations of the atomizer is found using the image processing tool developed. The correspond- ing mean spray cone angles are similarly obtained. The analysis reveals the unsteady features of the air core and the macroscopic properties of the spray. Microscopic properties of the spray are determined using a two component Phase Doppler Particle Analyzer. Sauter mean diameter distributions of the resulting water droplets and the velocity distributions for two different droplet size classes are obtained as a function of flow rate through the atomizer. Unsteady, two-phase flow fields within the pressure swirl atomizer are computed using a computational fluid dynamics tool based on the volume of fluid method. Two dimensional axisymmetric swirl and three dimensional numerical simulations are performed to analyze the unsteady flows inside the atom- izer. The vortex structures inside the pressure swirl atomizer and the axial variation of core diameter are investigated. As a result of the experimental and numerical studies, it is found that the air core diameter and spray cone angle are not much sensitive to the flow rate. The experimental and numerical studies show that, the low frequency oscillations observed in the velocity field are associated with the dynamics of the vortical structures within the water region, while the high frequency oscillations are associated with the dynamics of the vortical structures at the head end of the air core.
Benzer Tezler
- Experimental and numerical investigation of coaxial pressure swirl injectors
Eş merkezli basınçlı girdap enjektörlerin deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
ONUR BARAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUSUF ÖZYÖRÜK
- Jet motorlarında kullanılan yakıt enjektörlerinin çok fazlı akış karakteristiklerinin incelenmesi
Investigation of multiphase flow characteristics of jet engine fuel nozzles
MUSTAFA BAL
Doktora
Türkçe
2022
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAKUP ERHAN BÖKE
DOÇ. DR. ÖZGÜR ERTUNÇ
- Investigation of the effect of geometrical parameters of pressure swirl atomizer on the hollow cone spray
Basınçlı girdap tipi püskürtecin geometrik parametrelerinin sprey üzerindeki etkisinin araştırılması
TOLGA TOKGÖZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDULLAH ULAŞ
- Dizel-bütanol ve dizel-biyodizel-bütanol karışımlarının sıvı yakıtlı bir kazanda yakılmasının deneysel ve sayısal incelenmesi
Experimental and numerical investigation of burning of diesel butanol and diesel-biodiesel-butanol blends in a liquid fuel boiler
GÖKHAN KILIÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Makine MühendisliğiOndokuz Mayıs ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BAHİTTİN TOPALOĞLU
- Girdap etkili çarpmalı jetlerin kanatçıklı yüzeylerdeki ısı geçişine etkisinin deneysel ve sayısal incelenmesi
Experimental and numerical investigation of the effect of swirl impinging jets on heat transfer from finned surfaces
FATİH DEMİR
Doktora
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OĞUZ TURGUT