Insight into the flow characteristics downstream of micro vortex generators
Mikro girdap üreteçlerinin iz bölgelerinin karakteristikleri üzerine bir çalışma
- Tez No: 832917
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA PERÇİN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD), Computational fluid dynamics (HAD)
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışma, düşük sesaltı bir akış rejiminde Mikro Girdap Üreteçlerinin (MGÜ'ler) iz bölgesi karakteristiklerini araştırmaktadır. İlk olarak, farklı yükseklik-sınır tabaka kalınlığı oranlarına (h/δ) sahip üç rampa tipi MGÜ tarafından üretilen iz bölgeleri deneysel olarak iki boyutlu iki bileşenli parçacık görüntülemeli hızölçer (2D2C PIV) tekniği kullanılarak karakterize edilmiştir. Deneysel sonuçlar, 0.18 ile 0.54 arasında değişen beş farklı h/δ oranı için üç boyutlu sayısal simülasyonlarla tamamlanmıştır. Cihaz yüksekliği, yani h/δ oranı, hız bileşenleri, girdaplılık dağılımları, türbülans özellikleri, ve akış yönündeki hız bozunumu, akışa dik yöndeki hız bozunumu ve bunların pozisyonları olmak üzere çeşitli bozulma karakteristikleri açısından beş farklı cihaz yüksekliği kullanılarak deneysel ve sayısal sonuçlar üzerinden incelenmiştir. Rampa tipi MGÜ'lerin ürettikleri akış yönündeki ve akışa dik yöndeki hız bileşenlerinin özbenzerlikleri araştırılmıştır. İz bölgesi akış özellikleri daha sonra literatürden elde edilen süpersonik rejimde çalışan benzer MGÜ türleri ile karşılaştırılmıştır. Deneysel ve sayısal sonuçlar, düşük süpersonik akış rejiminde genel çalışma prensiplerini ve iz bölgesi bozulma karakteristiklerini ortaya koymaktadır, ki bu da süpersonik koşullarda çalışan benzer h/δ değerlerine sahip MGÜ'lerle benzer özellikler göstermektedir. Girdap gücü ve dolayısıyla karışım ve iz bölgesi bozulma özellikleri, Mach sayısına bakılmaksızın efektif cihaz Reynolds sayısına bağlı olduğu gösterilmiştir. Rampa tipi MGÜ'lerin özbenzerlikleri ve bozulma karakteristikleri kullanılarak bir iz bölgesi modeli önerilmiştir. İz bölgesini modelleme çalışmaları sırasında detaylı bir şekilde incelenen bozulma karakteristkilerini kullanarak MGÜ'ler ile geleneksel (δ-ölçekli) girdap üreteçleri arasındaki sınırı belirlemek için bir yöntem önerilmiştir. İz bölgesi modeli daha sonra literatürde bulunan bazı rampa tipi MGÜ'lerin iz bölgesini modellemek için kullanılmıştır.
Özet (Çeviri)
This study investigates the wake characteristics of Micro Vortex Generators (MVGs) in a subsonic flow regime. First, the wakes generated by three ramp-type MVGs with different height-to-boundary layer thickness ratios (h/δ) are characterized experimentally using a two-dimensional two-component particle image velocimetry technique. The experimental results are complemented with three-dimensional numerical simulations for five different h/δ ratios ranging from 0.18 to 0.54. The effect of the device height, or the h/δ ratio, is investigated in terms of velocity components, vorticity distributions, turbulence properties, and various decay parameters, such as maximum streamwise velocity deficit and maximum upwash velocity, using five different device heights employing the experimental and numerical results. The self-similarity of the ramp-type MVG wake in terms of streamwise and wall-normal velocity components is investigated. The wake flow properties are then compared to similar types of MVGs operating in the supersonic regime available from the literature. The experimental and numerical results reveal general operating principles and wake decay characteristics in the low subsonic flow regime, which display similar characteristics to MVGs of similar h/δ values operating at supersonic conditions. It is shown that the vortex strength, and thus mixing and wake decay characteristics, depend on the effective device Reynolds number regardless of the Mach number. A wake model is suggested by using the self-similarity of the ramp-type MVGs and the wake decay parameters. Using the detailed investigation of the decay parameters for the modeling efforts, a method to designate the limit between MVGs and conventional (δ-scale) vortex generators is suggested based on the wake deficit decay characteristics. The model is then used to reconstruct wakes of ramp-type MVGs in supersonic flow regimes from the literature.
Benzer Tezler
- Analysis of non-boiling gas-liquid two-phase flow through flow components: Experimental investigation and numerical modelling
Akış elemanlarında kaynamasız hava-su iki fazlı akışının analizi: deneysel inceleme ve sayısal modelleme
ERGİN KÜKRER
Doktora
İngilizce
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURDİL ESKİN
- Experimental investigation of gust response in flapping wing aerodynamics
Sağanak etkisinin çırpan kanat aerodinamiği üzerindeki etkisinin deneysel incelenmesi
BERK ZALOĞLU
Doktora
İngilizce
2025
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURİYE LEMAN OKŞAN ÇETİNER YILDIRIM
- Reduction of losses in gas turbines using active and passive methods combination through CFD analyses and parametric investigation
CFD analizleri ve parametrik araştırma ile gaz türbinlerinde aktif ve pasif yöntemlerin birlikte kullanımıyla kayıpların azaltılması
NASSER CAN KASIMBEYOĞLU
Doktora
İngilizce
2026
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEVENT ALİ KAVURMACIOĞLU
PROF. DR. CENGİZ CAMCI
- Numerical investigation of aerothermal heating in hypersonic shock–wave/boundary-layer interactions induced by surface protrusion
Hipersonik akışta yüzey çıkıntıları tarafından oluşturulan şok dalgası/sınır tabaka etkileşimlerinde aerotermal ısınmanın sayısal yöntemlerle incelenmesi
MUHAMMED OSAMA BALKHİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2026
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BAYRAM ÇELİK
- Çek valflerinin dinamik davranışlarının analizi
Dynamic behaviour analysis of reflux valves
LEVENT KAVURMACIOĞLU
