Konik silindirler arasındaki Newtonyen-olmayan Taylor-Couette akışının sayısal incelenmesi
Numerical investigation of non-Newtonian Taylor-Couette flow between conical cylinders
- Tez No: 918222
- Danışmanlar: PROF. DR. SEYFETTİN BAYRAKTAR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Gemi Mühendisliği, Makine Mühendisliği, Marine Engineering, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 65
Özet
Taylor-Couette (TC) akışı biri veya her ikisi de aynı/zıt yönlerde dönen eş eksenli silindirler arasındaki akışı ifade etmekte olup bu tür akışlara enerji santrallerinde, filtreleme işlemlerinde, havacılıkta, polimerizasyonda, fotokataliz işlemlerinde, hücre yetiştirmede ve su arıtma sistemlerinde kullanılan reaktörlerde rastlanmaktadır. Silindir(ler) daha hızlı döndükçe aralarında yer alan akış alanında kararsızlıklardan dolayı farklı akış yapıları oluşur ve Taylor sayısı arttıkça bu akış alanı da giderek değişir ve yeni bir karaktere bürünür. Hızın belirli bir değerin üzerine çıkarılmasıyla akış tamamen kararsız hale gelir. Taylor-Couette akışı, eş eksenli, aynı veya ters yönde dönen iki silindir arasındaki akış, akışkanlar fiziğindeki tipik sistemlerden biridir. TC akışı temel olarak, iç ve dış silindirlerin açısal hızları ve silindirlerin yarıçapları ile karakterize edilmektedir. Newtonyen akışkanlarla yapılan çoğu araştırmadan farklı olarak bu çalışmada, Newtonyen-olmayan bir akışkan için TC akışının hidrodinamik davranışı hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) tekniği kullanılarak incelenmiştir. Akışın türbülanslı olarak kabul edildiği bu çalışmada standart k-omega türbülans modeli tercih edilmiştir. Kurulan HAD modelinin doğruluğu literatürde newtonyen akışkanlar kullanılarak gerçekleştirilen deneysel ve sayısal çalışmalar ile mukayese edildikten sonra 4 farklı hız değeri kullanılarak 2 farklı konik silindir geometrisinde newtonyen olmayan bir akışkanın hidrodinamik davranışı incelenmiştir. Elde edilen hız dağılımlarına göre, newtonyen olmayan akışkanın hız grafiği ile newtonyan akışkanın hız grafiğinde farklılıklar tespit edilmiştir. Aynı zamanda basınç konturları gözlemlendiğinde vorteks sayısı ve basınç değerleri birbirinden farklıdır. İncelenen akış şartları korunarak ayrıca konik silindir geometrisi ile deneyler simüle edilmiştir. Konik silindir TC reaktöründe farklı hızlarda ve farklı karakteristik özelliğe sahip Newtonyen olmayan akışkanların akış davranışı incelenmiştir. Newtonyan olmayan akışkanlar ile yapılan bu incelemeler sonucunda, akışkan davranışındaki hız, basınç ve akış yapılarında değişkenlik gözlemlenmiştir.
Özet (Çeviri)
A fluid confined in the space between two coaxial cylinders, just one or both of which rotate, is what makes up the Taylor-Couette flow. This kind of flow is frequently seen in power plants, filtration processes, aviation, polymerisation, photocatalysis, cell-cultivation and reactors used in water treatment. As the cylinder(s) rotate faster, different flow structures are formed due to instabilities in the flow field between them, and as the Taylor number increases, this flow field gradually changes and takes on a new character. As the speed is increased above a certain value, the flow becomes completely unstable. Taylor-Couette flow, the flow between two coaxial, co-rotating or counter-rotating cylinders, is one of the paradigmatic systems in fluid physics. In its simplest form, Taylor-Couette flow arises from the shear flow between a rotating inner cylinder and a concentric, fixed outer cylinder. The Taylor-Couette flow is mainly characterized by: The angular velocities of the inner and outer cylinders and the inner and outer radius. Unlike most studies on Newtonian fluids, in this study, the hydrodynamic behavior of TC flow for a non-Newtonian fluid is investigated using computational fluid dynamics (CFD) technique. In this study, where the flow is assumed to be turbulent, the standard k-omega turbulence model was preferred. After comparing the accuracy of the established CFD model with experimental and numerical studies carried out using Newtonian fluids in the literature, the hydrodynamic behavior of a non-Newtonian fluid in 2 different conical cylinder geometry was investigated using 4 different velocity values. According to the obtained velocity distributions, differences were detected between the velocity graph of the non-Newtonian fluid and the velocity graph of the Newtonian fluid. At the same time, when the pressure contours were observed, the vortex number and pressure values were different from each other. Experiments were also simulated with the conical cylinder geometry while preserving the investigated flow conditions. The flow behavior of non-Newtonian fluids with different velocities and different characteristics in the conical cylinder TC reactor was investigated. As a result of these investigations with non-Newtonian fluids, variability in the speed, pressure and flow structures in the fluid behavior was observed.
Benzer Tezler
- An experimental and numerical investigation of slamming loads on ship forms
Gemi formları üzerine gelen dövünme yüklerinin deneysel ve sayısal incelemesi
FATİH CÜNEYD KORKMAZ
Doktora
İngilizce
2016
Gemi MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. BÜLENT GÜZEL
- Kesik elyafların haşıllanması ve boyanması prosesindeki silindirlerin mekanik ve nıp karakteristiklerinin incelenmesi
Mechanical and nip characterictics of rollers used in open end sizing and dyeing of yarns
EROL GENÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT MAKARACI
- Ağır silah namlularında otofretaj işlemlerinin incelenmesi
Investigation of autofrettage processes in heavy gun barrels
DOĞAN BARAN
Doktora
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiKırıkkale ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAHYA DOĞU
- İçten yanmalı motorlarda çevrim atlatma mekanizması ve tahrik sisteminin geliştirilmesi
To devolop skip cycle mechanism and drive system for a internal combustion engine
FIRAT MEHMET GÜNKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CEMAL BAYKARA