Geri Dön

Çapraz akışa maruz kalan köşeleri yuvarlatılmış üçgen silindirler üzerinden tümleşik doğal ve zorlanmış taşınım ile akış ve ısı geçişinin iki ve üç boyutlu sayısal analizi

2D and 3D numerical investigation of flow and combined natural-forced convection from a triangular cylinder with radius corners in cross flow

PDF İndir

  1. Tez No: 827356
  2. Yazar: ZEYNEP ÇELİK
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ZEKERİYA ALTAÇ
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Eskişehir Osmangazi Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Enerji Termodinamik Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 105

Özet

Bu çalışmada çapraz akışa maruz kalan köşeleri yuvarlatılmış üçgen silindirler üzerinden tümleşik doğal ve zorlanmış taşınım ile akış ve ısı geçişinin iki ve üç boyutlu sayısal analizi yapılmıştır. Silindirlerin bir kenar uzunluğu D olup eşkenar üçgendir ve akışkan akışı 50≤Re≤250 ve 0≤Ri≤2 arasında laminer kabul edilmiştir. Akışkan cinsi, köşe yuvarlaması ve silindirin yönünün akış ve ısı transferine olan etkisi araştırılmıştır. Köşe yuvarlama yarıçapı ile kenar uzunluğunun birbirine oranları r=d/D=0,05, 0,1 ve 0,15 alınarak araştırılmıştır. Üç farklı üçgen yönü araştırılmıştır; bunlar üçgenin düz yüzeyi üzerine oturan Durum 1 (=0), üçgenin düz kenarının çapraz akışa baktığı Durum 2 (=30) ve köşenin akışa baktığı Durum 3'tür (=90). Çalışan akışkan olarak çok geniş uygulama alanına sahip olan hava (Pr=0,7) ve su (Pr=7) tercih edilmiştir. Sayısal simülasyonlar sonlu hacim metoduna dayanan Fluent 2020® yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Doğrulama ve literatürdeki keskin köşeli veriler ile kıyaslama, Durum 1 ve 2 için akış, Durum 3 için akış ve ısı transferi yönünden yapılmıştır. Yuvarlama oranı, üçgenin akışa karşı durumu, Prandtl, Reynolds ve Richardson sayılarının, direnç/kaldırma katsayıları, Strouhal ve ortalama Nusselt sayıları gibi nicel parametreler üzerindeki etkileri çizelge ve grafikler halinde sunulmuştur. Isıl ve hız sınır tabakalarının gelişimi, silindirin arkasındaki girdapların gelişimi gibi nitel sonuçlar ise izotermler ve akım çizgileri ile görselleştirilmiştir. Silindir yönü, köşeleri yuvarlama oranı ve akışkanın ısı ve akış transferine etkisi gözlemlenmiştir. Sonuç olarak köşe yuvarlama oranının Strouhal ve Nusselt sayılarını önemli derecede etkilemediği, direnç ve kaldırma katsayılarının ise köşe yuvarlama oranından daha fazla etkilendiği bulunmuştur. Akış belirli bir Reynolds sayısına kadar iki boyutlu olup, sonra üç boyutlu akışa geçmektedir. Durum 1 ve r=0,15 için bu değer Re=180 civarında olduğundan, Re=200 ve 250 değerleri için üç boyutlu analizler yapılmış ve sonuçlar iki boyutlu akış analizleri ile karşılaştırmalı olarak verilmiştir. Reynolds sayısı arttıkça 3B ve 2B sonuçların birbirinden uzaklaştığı görülmektedir. Doğrusal olmayan regresyon kullanılarak, akış ve ısı transfer karakteristikleri için r2>0,999 olan korelasyonlar geliştirilmiştir.

Özet (Çeviri)

In this study, two and three dimensional numerical investigation of unsteady mixed (forced and free) convection heat transfer and fluid flow over a horizontal triangular cylinder with rounded corners is carried out. The cylinders are equilateral triangles side length D are equilateral in shape, and the fluid flow is assumed to be laminar (50≤Re≤250) and Richardson numbers are varied in the range 0≤Ri≤2. The effects of fluid type, corner rounding and cylinder configurations on flow and heat transfer are investigated. Three cases of corner rounding (radius ratios) are investigated; r=d/D=0.05, 0.1 and 0.15. Three cylinder configurations are examined; a triangular cylinder sitting on its flat surface (Case 1, =0), a flat face of the cylinder facing the flow (Case 2, =30), and a corner of the cylinder facing the flow (Case 3, =90). Air (Pr=0.7) and water (Pr=7), which have a wide range of applications, were preferred as working fluids. The numerical solution is carried out using Fluent 2020® software, based on the finite volume method. Validation and comparison with the sharp-edged cylinder data in the literature are made for Cases 1 and 2 in terms of flow, for Case 3 in terms of flow and heat transfer. The effects of rounding ratio, cylinder configurations, Prandtl, Reynolds and Richardson numbers on quantitative parameters such as resistance/lift coefficients, Strouhal and mean Nusselt numbers are presented in tables and graphs. The qualitative results such as development of the thermal and velocity boundary layers, development of the wakes at the rear of the cylinder are visualized in terms of isotherms, isovorticity and streamlines plots. It is observed that the orientation of cylinders (position), corner rounding and the fluid type do have effect on the flow and heat transfer characteristics. It is found that while corner rounding does not have significant effect on the Strouhal and mean Nusselt numbers, the drag and the lift coefficients can be significantly altered due to corner rounding and cylinder orientations. The flow is two-dimensional until a certain Reynolds number, then it passes into a three-dimensional flow. Since this value is around Re=180 for Case 1 and r=0.15, three-dimensional analyzes are performed for Re=200 and 250 values and the results are given comparatively with two-dimensional flow analyses. It is seen that 3D and 2D results diverge as the Reynolds number increases. Using nonlinear regression, correlations with r2>0.999 for flow and heat transfer characteristics were developed.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    138961

    Zorlanmış yatay akışa maruz kalan ısı iletimli silindirik çubuklarda taşınım ve iletimle ısı transferinin sayısal analizi

    Numerical analysis of conjugate heat transfer of cylindrical rods with internal heat generation

    BİLGE ALBAYRAK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2003

    Makine MühendisliğiErciyes Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HÜSEYİN YAPICI

  2. Tez No

    15392

    Marmara akarsu havzasının Sarımeşe sırtları ile Marmara Ereğlisi arasındaki kesiminin jeomorfolojisi

    Başlık çevirisi yok

    HÜSEYİN ABDİOĞLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1991

    Jeoloji Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi

    PROF.DR. M. YILDIZ HOŞGÖREN

  3. Tez No

    727717

    Effect of tip flow on vortex induced vibration of circular cylinders

    Dairesel silindirlerin girdap kaynaklı titreşimlerine uç akımının etkileri

    AYTEKİN DURANAY

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Gemi ve Deniz Teknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ÖMER KEMAL KINACI

  4. Tez No

    853233

    Çarpmalı jet ve rib kullanımının kanal yüzeyindeki soğutma performansına etkilerinin araştırılması

    Investigating the effect of impinging jet and rib usage on the cooling performance of the channel surface

    ORHAN YALÇINKAYA

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    EnerjiSakarya Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. UFUK DURMAZ

  5. Tez No

    496349

    Experimental investigation of the flow around hexagonally arrayed circular cylinder group under steady flow conditions

    Altıgen dizilimli silindir grubu etrafındaki akımın kararlı akım koşulları altında deneysel olarak incelenmesi

    ÖZGE KARABAY

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ORAL YAĞCI

Geri Dön