Farklı Yüzey Geometrisine Sahip Dönen Ve Dönmeyen Silindirlerin Akış Ve Isı Geçişine Etkilerinin Deneysel Ve Sayısal Olarak İncelenmesi

TÜBİTAK Projesi, 2019 - 2021

Proje Türü: TÜBİTAK Projesi
Başlama Tarihi: Mart 2019
Bitiş Tarihi: Ağustos 2021

Proje Özeti

Projede farklı yüzey geometrisine sahip dönen ve dönmeyen silindirlerin akış ve ısı geçişine etkilerinin deneysel ve sayısal olarak incelenmesi hdeflenmektedir. Projenin deneysel kısmında üst akış bölgesinde bulunan farklı çaplardaki silindir bir servo hareket sistemine bağlanarak dönem hızının sıfır olduğu hareketsiz durumda ve farklı dönme hızlarında salınımsız ve salınımlı olarak döndürülerek iz bölgesindeki girdap kopmalarının ve kayma tabakasının alt akış bölgesinde bulunan silindirler üzerindeki etkileri incelenecektir. Deneyler Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi, Enerji Sistemleri Mühendisliği Bölümü, Akışkanlar Mekaniği Laboratuvarında kurulu olan kapalı devre açık su kanalında gerçekleştirilecektir. Deneyler sırasında akım yönü ve akıma dik yöndeki hız bileşenleri, akım çizgileri, girdap eğrileri, türbülans kinetik enerji değerleri gibi akış karakteristiklerini belirlemek amacı ile üç eksende görüntü alma kabiliyetine sahip iki kameralı parçacık görüntülemeli hız ölçme (Stereo PIV) sistemi ile akış hakkında ön bilgi veren boya deneyleri yapılacaktır. Akış kontrolü sonucunda alt akış bölgesinde bulunan ısıtılmış yüzeye sahip silindir ve silindirler üzerindeki akış ayrılmasının ötelenmesinin etkisini görebilmek için PIV deneyleri ile birlikte sıcaklık ölçümleri gerçekleştirilecektir. Deneyler sırasında üst akış bölgesinde bulunan silindir çapı (D1), yüzey pürüzlülüklerinin derinlik genişlik oranları (e/z) dönme hızı (a), Reynolds sayısı (Re), Üst akış bölgesindeki silindirler alt akış bölgesinde bulunan silindirler arasındaki mesafe (L) ve pürüzlülük geometrisi (dikdörtgen, üçgen, dairesel oluklu) gibi bağımsız parametrelerin etkileri incelenecektir. Çalışmanın sayısal kısmında ise deneyler sırasında ölçümleri yapılmayacak olan engelleme(sürükleme) ve kaldırma katsayıları ile basınç katsayıları analiz edilecektir. Sayısal çalışma deneysel verilerden elde dilecek olan verilerle doğrulanacak olup giriş şartı olarak üst akış bölgesinde bulunan silindir öncesi alınan hız profilleri kullanıcı tanımlı fonksiyon olarak girilecek böylelikle deneysel ve sayısal çalışma sonuçlarının yakınsaması sağlanacaktır.

Projeye özgünlük katan en önemli parametre; dönen oluklu silindirler kullanılarak akış kontrolünün aktif bir şekilde sağlanması ve akış kontrolünün ısıtılmış yüzeylerde etkisinin akış karakteristikleri ve boyutsuz sıcaklık gradyanı ile incelenmesidir. Sıcaklık ve PIV deneyleri eş zamanlı olarak yapılarak deneysel verilerin alınması projenin bir başka özgün yönü olarak ortaya çıkmaktadır. Yapılan literatür taramasında konu ile ilgili çok sayıda araştırma mevcut olmasına karşılık, dönen ve pürüzlü silindiler kullanılarak uygulanmış kontrol tekniğinin ısı geçişi ve akış özelliklerine etkisinin birlikte incelendiği ve PIV tekniği uygulanarak yapılmış deneysel bir çalışmaya rastlanmamıştır.

Projede yürütücü ile birlikte sayısal ve deneysel konularda yetkin iki araştırmacı, bir yüksek lisans bursiyeri ve iki doktora bursiyeri ve bir danışman yer alacaktır. Proje yürütücüsü ve araştırmacılar daha önce çok sayıda ortak çalışma yürütmüş olup ortak makale ve bildirileri mevcuttur. Proje ekibinin uyum içerisinde ortak çalışmalar yürütmüş ve yürütüyor olmaları projenin çıktılarının artmasına katkı sağlayacaktır.