Vortices characterization in a cavity flow at low speed
Düşük hızlı kavite içi akışta döngü davranışlarının incelenmesi
- Tez No: 142707
- Danışmanlar: PROF. DR. M. ADİL YÜKSELEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2003
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Uçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
DUŞUK HIZLI KAVITE İÇİ AKIŞTA DONGU DAVRANIŞLARININ İNCELENMESİ ÖZET Türbülanslı akışların ayrılması ve tekrar yüzeye yapışması gerek iç gerekse dış akış içeren çeşitli mühendislik uygulamalarında karşımıza çıkmaktadır. Bu uygulamalara örnek olarak yayıcılar, yanma odası akışı, ani genişlemeye sahip kanallar ve bina ve kanat üzerindeki akışlar gösterilebilir. Ayrılmalı akışların en iyi temsil edildiği geometrilerden biri kavite akışıdır. Kavite akışının karmaşıklığı asal olarak akış ayrılma bölgesinde ortaya çıkan ve akışla beraber taşman döngülerden kaynaklanmaktadır. Bu tez kavite akışı içerisindeki döngülerin davranışlarını istatistiksel olarak incelemek amacıyla yapılmıştır. Bu yüzden geniş ve güvenilir bir veri tabanı oluşturulmaya çalışılmıştır. Deneysel içerikli bu çalışma düşük hızlı bir hava tünelinde parçacık izleme yöntemi (PIV) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Deneyler kavite uzunluğunun derinliğine oranı dört olan dikdörtgen kavite geometrisi (açık ve sığ) için yapılmıştır. Kavitenin derinliği ve gelen akımın hızı esas alınarak hesaplanmış üç farklı Reynolds sayısı ile çalışılmıştır. Akışın giriş koşullan sıcak tel anemometrisi kullanılarak belirlenmiştir ve laminer rejime uyduğu görülmüştür. Döngülerin PIV ölçümleri ile elde edilen anlık hız alanlarından çıkartılması wavelet analiz yöntemi ile sağlanmıştır. Sonuçlar, ortalama akış büyüklükleri ve aynı zamanda istatistiksel döngü karaktersitikleri cinsinden verilmiştir. İncelenen kavite akışında akım yapışması gözlenmediğinden akışın“açık tip”kavite akışı olduğuna karar verildi. Ayrıca akışın birbirine ters yönde dönen iki döngü ile temsil edildiği tespit edildi. Reynolds sayısı arttırıldığında bu her iki döngünün de akışın gelmekte olduğu yöne doğru hareket ettikleri ve aynı zamanda kavitenin arka basamağında konumlanan döngünün boyutunun büyüdüğü görüldü. Bu büyümenin hızlanmakta olan akışın döngülere verdiği enerjiden kaynaklandığı sonucuna varıldı. Yerleri ve boyuttan wavelet analizi ile belirlenmiş döngülerin genel dağılımına bakıldığında bunlann kavitenin ön basamağından çıkan bir jet akışına benzediği görüldü. Döngülerin iki ana üretim kaynağı olduğu tespit edildi. Saat yönünde dönen döngülerin aynlmamn meydana geldiği kayma tabakası içerisinde oluştuğu ve yollanna kavitenin arka basamağında oluşan ana döngü aracılığıyla devam ettikleri belirlendi. Saatin ters yönünde dönen döngülerin ise kavitenin arka duvannda gelişen sınır tabaka etkisiyle oluştuğu ve genellikle kavitenin ön tarafında konumlandığı görüldü. Döngülerin boyutlannın ise yaklaşmakta olan sınır tabaka kalınlığı ile ilişkili olduğu ve Reynolds sayısı arttmldığında azaldığı tespit edildi. vıı
Özet (Çeviri)
VORTICES CHARACTERIZATION IN A CAVITY FLOW AT LOW SPEED SUMMARY Separation and reattachment of turbulent flows may be encountered in many practical engineering applications both in internal flows such as diffusers, combustors and channels with sudden expansion and external flows like those around airfoils and buildings. Among the flow geometries used to study separated flows, the cavity flow is one of the most representative ones. The complexity of cavity flows arises from the fact that they are mainly characterized by the vortical events imbedded in the separated shear layer and convected downstream of the cavity leading edge. The present thesis is aimed primarily to understand the nature of the vortex behavior in a cavity flow through the analysis of statistical data. The second aim is to create a wide and reliable database for such a complicated flow and to try to answer questions related to the creation of vortices, their dimensions, energy contents and locations. This study which is of experimental nature was performed in a subsonic wind tunnel using particle image velocimetry (PIV). The tests were made on a rectangular cavity with length to the depth ratio of 4 (shallow and open type). Three different Reynolds numbers, based on step height and uniform velocity, were examined (Re=4000,9000, 13000). The flow conditions of the upstream boundary layer was investigated using hot-wire anemometry and was found to be laminar. The vortices have been identified by using a wavelet analysis technique applied to instantaneous velocity fields obtained by PIV. The results are given in terms of conventional quantities and also in terms of vortex characteristics (such as presence of vortices, their trajectories, sizes and circulations). The results showed that the investigated flow was belonging to an open type and was mainly characterized by two large circulating bubbles turning in opposite directions. As the Reynolds number increased, the downstream recirculation bubble became larger and its center moved through the leading edge. Consequently, the upstream recirculation decreased in size. The enlargement of the downstream recirculation bubble with increasing free stream velocity was attributed to the increasing energizing effect of the shear layer. An over view of the positions occupied by the vortices was found similar to a jet configuration attached to the leading edge. Two main areas of vortex production were identified. Clockwise vortices are created inside the shear layer, convected by the trailing recirculation bubble. Anti-clockwise vortices were mainly created by the trailing wall-layer. Their concentration at lower Reynolds number seems to be higher in the leading edge recirculation bubble. It is observed that the size of the vortices is vnilinked to the size of the incoming boundary layer and this size decreases as the Reynolds number increases. IX
Benzer Tezler
- Gevşeme temelli kenar belirleme algoritması
Başlık çevirisi yok
GÜRAY GÜNGÖR
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Bilim Dalı
DOÇ. DR. TAMER ÖLMEZ
- Synthesis and characterizations of alkaline, alkaline earth and transition metal borophosphate compounds
Alkali, toprak alkali ve geçiş metalleri borfosfat bileşiklerinin sentez ve karakterizasyonları
AYŞEN YILMAZ
Doktora
İngilizce
2000
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MERAL KIZILYALLI
PROF. DR. RUDİGER KNİEP
- Boru hatlarında akışın yarattığı titreşimler
Flow-induced vibrations in pipelines
SUAT CANBAZOĞLU
Doktora
Türkçe
1989
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. HALUK KARADOĞAN
- On the point vortex dynamics
Noktasal girdap dinamiği üzerine
AHMET KUTSİ NİRCAN
Yüksek Lisans
İngilizce
1992
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiYRD. DOÇ. DR. ALİ RANA ATILGAN
- Boru hatlarında akış kaynaklı titreşimlerin sönümlenmesi
Attenuation of flow-induced vibrations in pipelines
KENAN YAKUT