Geri Dön

Free surface and passive control effects on flow characteristics around various torpedo-like geometries

Torpedo-benzeri geometrisindeki akış özelliklerindeserbest yüzey ve pasif kontrol etkileri

  1. Tez No: 609396
  2. Yazar: FUAD SARIĞIGÜZEL
  3. Danışmanlar: PROF. DR. BEŞİR ŞAHİN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2020
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Çukurova Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 132

Özet

Bu çalışmada, torpido-benzeri geometri olarak adlandırılan serbest yüzeyin etkisi altında modellerin etrafındaki akış yapısı sayısal ve deneysel yöntemlerle araştırılmıştır. Sayısal çalışmada ANSYS-Fluent yazılımının sıkıştırılamaz çözücüsü kullanılmıştır. Deneysel çalışmada ise boya görselleştirmesi ve parçacık görüntülemeli hız ölçme yöntemleri uygulanmıştır. Akış yapısının geometri etrafındaki daimi olmayan akış özelliklerini hesaplamak için Büyük Girdap Simülasyonu (LES) türbülans modeli ile çözümlemeler yapılmıştır. Serbest yüzeyde hava-su ara yüzeyindeki akış özelliklerinin belirlenmesi için sıvı/gas akış oranı hacmi modelleme (VOF) yöntemi kullanılmıştır. Elde edilen sonuçlar, torpido benzeri geometrinin serbest yüzeye yakın olması nedeniyle hız alanı, akım çizgileri, girdap ve kinetik enerji gibi akış karakteristiklerin simetrik olmadığı görülmüştür. Bu nedenle, sonuçta meydana gelen sürükleme kuvvetinin (FD), daldırma oranı h/D = 0.75'e göre üniform akışa kıyasla arttığı bulunmuştur. Daldırma oranı h/D = 2.5 için akış yapısının simetrik bir formda oluştuğu, serbest yüzey etkisinin ihmal edilebilir düzeye indiği ve buna bağlı olarak üniform akış durumuna benzer akış özellikleri olduğu görüldü. Ayrıca, Reynolds sayısı 20x103'den 40x103'e yükseldiğinde ve sürükleme kuvvetinin (FD), daldırma oranı (h/D) arttıkça azaldığı, girdap uzunluğunun kısalarak modelin kuyruk kısmına yaklaştığı ve art izi bölgesi küçülmüştür. Pasif akış kontrol uygulaması ile aynı burun geometrisine sahip modelin kuyruğuna 3 ve 4 kanat eklenmesinin akış yapısı ve sürükleme kuvveti üzerindeki etkisi incelenmiştir. Nümerik sonuçlara göre kanatların art izi bölgesindeki akışı olumlu yönde etkilediği ancak sürükleme kuvveti katsayısının kısmen yükseldiği tespit edilmiştir.

Özet (Çeviri)

The present study investigates the effect of free-surface on the flow structure around a model of an underwater vehicle called torpedo-like geometry by using experimental and numerical methods. The numerical study utilizes the pressure-based solver of ANSYS-Fluent software while the experimental study employs the dye flow visualization and particle image velocimetry (PIV) methods. The Large Eddy Simulation (LES) is performed to reveal the unsteadiness of the flow structure around the torpedo-like geometries. The interface-capturing volume of the fluid fraction (VOF) method is used to model the free-surface. The results show that the flow characteristics such as velocity field, streamline topology, vorticity, and kinetic energy becomes asymmetric as the torpedo-like geometry is located close to free-surface. Therefore, the resulted drag force, FD for h/D = 0.75 was found to increase relative to uniform flow condition. It was also found that the free-surface effect becomes negligible for submergence depth ratios higher than 2.5 owing to the near-symmetrical form of the flow structures. Also, when the Reynolds number is increased from Re = 20x103 to 40x103, time-averaged vorticity formation length and drag coefficient, CD decrease for all examined torpedo-like geometries. As a passive control method, modifications were applied by adding 3 and 4 wings to the stern section of the torpedo-like geometry to examine in detail the resulted flow structure and drag force. It is observed from numerical results that the stern with wings favorably organizes the wake region while increasing the drag coefficient, CD.

Benzer Tezler

  1. Küre serbest yüzey etkileşimiyle oluşan akış yapısı ve kontrolünün deneysel incelenmesi

    Experimental investigation of the flow structure and its control between free-surface and sphere

    SERCAN DOĞAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2013

    EnerjiSelçuk Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUAMMER ÖZGÖREN

  2. Rüzgar enerjisi dönüşüm sistemlerinin aerodinamik kapsamı ve güç belirlenmesi analizlerinde potansiyel akım yöntemleri

    Aerodynamic aspects of wind energy conversion systems and potential flow methods in performance prediction analysis

    ALİ ALPER AKYÜZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1997

    Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. M. ADİL YÜKSELEN

  3. Kürenin sınır tabakayla etkileşimiyle oluşan akış yapısı ve kontrolünün deneysel incelenmesi

    Experimental investigation of the flow structure and its control between boundary layer and sphere

    ABDULKERİM OKBAZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2012

    Makine MühendisliğiSelçuk Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MUAMMER ÖZGÖREN

  4. Investigation of flow characteristics occurring by interaction of different torpedo-like geometries with a free water surface

    Serbest su yüzeyinin farklı torpido benzeri geometlerle olan etkileşiminin akış karakteristiklerine etkisinin incelenmesi

    ALPASLAN KILAVUZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Makine MühendisliğiÇukurova Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HÜSEYİN AKILLI

    DR. ÖĞR. ÜYESİ TAHİR DURHASAN

  5. Shallow flow instabilities: Effects of gravity standing wave coupling

    Başlık çevirisi yok

    BURAK AHMET TUNA

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2014

    Makine MühendisliğiLehigh University

    PROF. DONALD ROCKWELL