Kelebek vanaların performanslarının hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) yöntemiyle incelenmesi ve karşılaştırılması
Investigation and comparison of performance of butterfly valves by computational fluid dynamics (CFD) method
- Tez No: 980800
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ SEDA ARABACI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: kelebek vana, hesaplamalı akışkanlar dinamiği, türbülans modeli, k-ε, basınç kaybı, butterfly valve, computational fluid dynamics, turbulence model, k-ε, pressure loss
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Manisa Celal Bayar Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Termodinamik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, farklı nominal çaplara (DN50, DN150 ve DN300) ve farklı açıklık açılarına (10°, 50° ve 90°) sahip kelebek vanaların akış karakteristikleri Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) yöntemi kullanılarak sayısal olarak incelenmiştir. Çalışmada akışkan olarak temiz su kullanılmış, giriş hızları 1 m/s, 3 m/s ve 5 m/s olacak şekilde belirlenmiş ve çeşitli sınır koşulları tanımlanmıştır. Analizler Autodesk CFD yazılımı aracılığıyla gerçekleştirilmiş, çözüm doğruluğunu sağlamak için mesh bağımsızlık testi yapılmış ve elde edilen sonuçlar literatür verileriyle karşılaştırılarak model doğrulanmıştır. Sayısal modellemelerde türbülans modeli olarak k-ε (standart) modeli tercih edilmiştir. Bu modelin türbülanslı rejimlerdeki performansı incelenmiş, hız vektör dağılımları, basınç kayıpları ve türbülans kinetik enerjisi gibi temel parametreler üzerinden değerlendirmeler yapılmıştır. Bu sayede akış alanının davranışı detaylı biçimde ortaya konmuş ve türbülans modelinin uygunluğu gerekçelendirilmiştir. Elde edilen bulgular, tüm vana çaplarında Reynolds sayılarının 5×10⁴'ün üzerinde olduğunu ve akışın tamamen türbülanslı rejimde gerçekleştiğini göstermiştir. Aynı hız değerlerinde vana çapının artması Reynolds sayısını ve debi katsayısını (Kv) yükseltmiş, küçük açıklık açılarında ise basınç kaybı (ΔP) ve kayıp katsayısı (K) artış göstermiştir. DN150'nin akış kapasitesi DN50'ye kıyasla yaklaşık 9.12 kat daha yüksek elde edilmiştir; DN300'ün kapasitesi ise DN150'ye göre yaklaşık 4.28 kat daha yüksek edilmiştir. Küçük açıklıklarda ise basınç kaybı (ΔP) ve kayıp katsayısı (K) artmış, açıklık büyüdükçe azalmıştır. Analizlerden elde edilen ΔP, K ve Kv değerleri literatürde bildirilen aralıklarla uyumlu çıkmıştır. Bu sonuç, kullanılan modelin geçerli olduğunu ortaya koymuş ve farklı çap ile açıklık açılarına sahip vanaların akış karakteristiklerinin mühendislik uygulamalarında optimum tasarım ve enerji verimliliği açısından önemli katkılar sağlayacağını göstermiştir.
Özet (Çeviri)
In this study, the flow characteristics of butterfly valves with different nominal diameters (DN50, DN150, and DN300) and different opening angles (10°, 50°, and 90°) were examined numerically using the Computational Fluid Dynamics (CFD) method. Clean water was used as the fluid, and inlet velocities were defined as 1 m/s, 3 m/s, and 5 m/s under various boundary conditions. The analyses were carried out using Autodesk CFD software, with a mesh independence test performed to ensure solution accuracy, and the obtained results were validated by comparing them with literature data. As the turbulence model in numerical modeling, the k-ε (standard) model was adopted. With this turbulence model, pressure distribution, velocity distribution, and head losses were analyzed, and evaluations were made over these parameters. Thus, the flow field behavior was revealed in detail, and the suitability of the turbulence model was verified. The findings indicated that the flow in all valve diameters occurred completely in the turbulent regime, as the Reynolds numbers were above 5×10⁴. It was observed that as the valve diameter increased, the Reynolds number and flow coefficient (Kv) increased, while at small opening angles, the pressure drop (ΔP) and loss coefficient (K) also increased. For example, under 90° full open and 5 m/s inlet velocity, the Accordingly, the flow capacity of the DN150 valve was about 9.12 times higher than DN50, while DN300 was about 4.28 times higher than DN150. At small openings, the pressure drop (ΔP) and loss coefficient (K) increased, whereas at larger openings, they decreased. The results obtained for ΔP, K, and Kv values were consistent with the ranges reported in the literature. This demonstrated that the model used was valid and that the determination of the flow characteristics of butterfly valves with different diameters and opening angles would make significant contributions to engineering applications in terms of optimum design and energy efficiency.
Benzer Tezler
- Rize ilindeki atıksu derin deniz deşarjlarının performanslarının incelenmesi ve alternatif öneriler
Investigation of the performance of deep sea outfall sewer and alternative solutions in Ri̇ze province
ÖZGE KÖKSAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Çevre MühendisliğiOndokuz Mayıs ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YÜKSEL ARDALI
- Kelebek vanaların optimizasyonu ve yeni bir kelebek vana tasarımı
Optimization of butterfly valves and design of a new butterfly valve
ONUR GÖK
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Makine MühendisliğiCumhuriyet ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HACI ALİ ERTAŞ
- İçme suyu tesislerinde kullanılan sürgülü ve kelebek vanaların akış karakteristiklerinin sayısal olarak incelenmesi
Numerical analysis of gate and butterfly valves of flow characteristics used in drinking water facilities
HACI AHMET AYDIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Makine MühendisliğiKaradeniz Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MUSTAFA SARIOĞLU
- Kelebek vanalarda bilgisayar yardımı ile konum denetimi
Position control of butterfly valves with computer
EROL KILIÇKAP
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Makine MühendisliğiFırat ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. ALİ İNAN
- Çekvalf, kelebek, sürgülü ve iğne tip endüstriyel kontrol vanalarının akış özelliklerinin karşılaştırmalı incelenmesi
Comparative investigation of flow characteristics of check-valve, butterfly, gate and plunger type industrial control valves
OSMAN NURİ TURHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiNecmettin Erbakan ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUAMMER ÖZGÖREN