3 D position optimization of wind tunnel guide vanes for achieving uniform flow
Üniform akışın elde edilmesi için rüzgar tüneli kılavuz kanatların 3 D konum optimizasyonu
- Tez No: 928309
- Danışmanlar: DOÇ. ÖZGÜR ERTUNÇ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Özyeğin Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 72
Özet
This study aims to optimize the placement of guide vanes to achieve a uniform velocity distribution at the wind tunnel corner outlet while minimizing the impact of secondary flow, a critical consideration in fluid dynamics applications. By employing two objective functions that are minimizing the standard deviation of wall shear stress on the outer wall and reducing velocity gradient at the outlet, the research addresses key factors that influence system efficiency and durability. The methodology involved both two-dimensional and three-dimensional simulations. Initially, two-dimensional optimizations were conducted to identify promising design seeds, which were subsequently employed in more comprehensive three-dimensional analyses. This approach allowed for a thorough exploration of the design space and used the efficiency of two-dimensional studies to guide the more complex three-dimensional simulations. The findings from these simulations were substantial. The optimized designs demonstrated a marked improvement in flow uniformity and a significant reduction in the impacts of secondary flow when compared to baseline designs. This indicates that strategic placement of guide vanes can effectively streamline the flow, enhancing the overall performance of the system. Moreover, the inclusion of wall shear stress as an optimization parameter was particularly revealing. It was observed that optimizing for wall shear stress not only improved the distribution of velocity but also had the added benefit of reducing energy losses. The significance of incorporating wall shear stress alongside velocity uniformity cannot be overstated. These findings have broad applicability across various systems that utilize guide vanes, such as wind tunnels, pipe systems, and other flow regulation devices. Achieving a uniform flow and minimizing secondary effects are important for these systems to perform at their best. The insights gained from this study can thus be instrumental in designing more efficient and durable flow systems, contributing to advancements in fields ranging from aerospace engineering to industrial fluid dynamics.
Özet (Çeviri)
Bu çalışma, akışkanlar dinamiği uygulamalarında kritik bir konu olan, çıkışta eşit bir hız dağılımı elde etmek ve ikincil akışın etkisini en aza indirmek amacıyla kılavuz kanatların yerleşiminin optimize edilmesini hedeflemektedir. Bu araştırma, sistem verimliliğini ve dayanıklılığını etkileyen önemli faktörleri ele alarak, iki hedef fonksiyon kullanmıştır: duvar kayma gerilmesinin standart sapmasını minimize etmek ve ikincil akış etkilerini azaltmak. Metodoloji hem iki boyutlu hem de üç boyutlu simülasyonları içermektedir. Başlangıçta, iki boyutlu optimizasyonlar gerçekleştirilmiş ve bu tasarımlar daha kapsamlı üç boyutlu analizlerde kullanılmıştır. Bu yaklaşım, tasarım alanının detaylı bir şekilde incelenmesini sağlamış ve bu iki boyutlu çalışmaların hesaplama verimliliği, daha karmaşık üç boyutlu simülasyonları bilgilendirmek için kullanılmıştır. Bu simülasyonların bulguları oldukça önemlidir. Optimize edilmiş kılavuz kanat tasarımları, akış eşitliliğinde belirgin bir iyileşme ve ikincil akış etkilerinde önemli bir azalma göstermiştir. Bu, kılavuz kanatların stratejik yerleştirilmesinin akışı etkili bir şekilde düzenleyebileceğini ve sistemin genel performansını artırabileceğini göstermektedir. Ayrıca, optimizasyon parametresi olarak duvar kayma gerilmesinin dahil edilmesi özellikle açıklayıcı olmuştur. Duvar kayma gerilmesi için yapılan optimizasyonun, hız dağılımını iyileştirmenin yanı sıra yüzey aşınmasını ve enerji kayıplarını da azalttığı gözlemlenmiştir. Duvar kayma gerilmesinin hız eşitliliği ile birlikte ele alınmasının önemi küçümsenemez. Yaklaşım, sistem verimliliğini ve ömrünü doğrudan etkileyen daha bütüncül bir optimizasyon çerçevesi sunmaktadır. Kayma gerilmesinin azaltılmasıyla, sistem zaman içinde daha az mekanik aşınma yaşar ve bu da bakım maliyetlerini düşürür ve operasyonel ömrü uzatır. Bu bulgular, kılavuz kanatları kullanan çeşitli sistemlerde geniş bir uygulama alanına sahiptir, örneğin rüzgar tünelleri, boru sistemleri ve diğer akış düzenleme cihazları. Bu sistemlerin en iyi performansı göstermesi için eşit bir akış dağılımı elde etmek ve ikincil etkileri en aza indirmek çok önemlidir. Bu çalışmadan elde edilen içgörüler, havacılık mühendisliğinden endüstriyel akışkan dinamiğine kadar çeşitli alanlarda daha verimli ve dayanıklı akış sistemlerinin tasarımında etkili olabilir.
Benzer Tezler
- Küt cisimlerde sürüklenme kuvvetinin azaltılması için kilitlenmiş girdap oluşumlarının deneysel yöntemlerle araştırılması
Başlık çevirisi yok
ŞEREF ERKARA
Doktora
Türkçe
1997
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. M. ZEKİ ERİM
- Rüzgar tarlası verisi kullanılarak analitik rüzgar türbin izi modellerinin performanslarının değerlendirilmesi
Evaluation of performances of analytical wind turbine wake models using wind farm data
TARIK KAYTANCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiMeteoroloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞÜKRAN SİBEL MENTEŞ
- Yüksek hızlı araçlar için silecek sisteminin aerodinamik optimizasyonu
Aerodynamic optimisation of wiper system for high speed vehicles
SÜLEYMAN EMRE AK
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN GÜNEŞ
- Son gelişmelere göre bilgisayar destekli enerji iletim hatları tasarımı
Transmission lines design according to recent advances with computer
SABAHATTİN YILDIRIM
Yüksek Lisans
Türkçe
1991
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. NESRİN TARKAN
- 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
1997
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. M. ADİL YÜKSELEN