DİKDÖRTGEN KESİTLİ GENİŞLEYEN BİR KANALDAKİ TÜRBÜLANSLI VE AYRILMALI AKIŞTA GİRDAP ÜRETİCİ ETKİSİNİN SAYISAL OLARAK İNCELENMESİ

Abstract

Bu çalışmada, genişleyen bir dikdörtgen kanalda silindirik girdap üreticilerin türbülanslı akışta akım ayrılması ve buna bağlı olarak kanaldaki basınç kaybı üzerindeki etkisi incelenmiştir. Sayısal çözümler ANSYS Fluent çözücüsü kullanılarak yapılmış, türbülans modeli olarak ise bir Eddy viskozitesi modeli olan k epsilon Realizable modeli kullanılmıştır. Bu çalışmada kullanılan sayısal yöntem daha önce yapılmış olan bir deneysel çalışmanın sonuçları kullanılarak doğrulandıktan sonra ilk olarak, kanal girişine tek sıra girdap üretici yerleştirildiği ve genişleme açısının 30°, 45°, 60° ve 90°, girdap üretici/giriş kanalı yükseklik oranının 0.25 ve 0.5 olduğu durumlar için hız ve basınç alanları elde edilmiş, girdap üreticilerin kullanıldığı ve kullanılmadığı durumlar birbirleri ile karşılaştırılarak etkinlikleri tartışılmıştır. Sonrasında ise ek olarak genişleme açısının 45°, girdap üretici/giriş kanalı yükseklik oranının da 0.25 olduğu durumda kanal girişinde çift sıra ve eğimli yüzeyde tek ve çift sıra girdap üretici olmak üzere üç farklı durum incelenmiştir. Her bir durum için girdap üreticilerin akış alanında yarattığı etki akım çizgileri yardımıyla görsel olarak sunulmuş ve bunun üzerinde topolojik bir analiz yapılmış, ayrıca kanal alt duvarı boyunca duvar kayma gerilmesinin değişimi, yeniden tutunma noktasının konumu, kanaldaki toplam basınç kaybı ve statik basınç geri kazanım katsayısı gibi parametrelerle de sonuçlar nicel olarak değerlendirilmiştir. Sonuç olarak, kanal girişine yerleştirilen tek sıra girdap üreticilerin yeniden tutunma noktasını yukarı akım yönünde taşıdığı, buna karşılık kanaldaki basınç kaybını artırdığı görülmüştür. Basınç kaybındaki bu artış girdap üretici/giriş kanalı yükseklik oranının artırılmasıyla daha da artmış, statik basınç geri kazanım katsayısı her iki yükseklik oranı için de negatif olarak elde edilmiştir. Eğimli yüzey üzerine yerleştirilen çift sıra girdap üreticinin basınç kaybını azalttığı ve statik basınç geri kazanım katsayısını da artırdığı tespit

edilmiş, sıra sayısının artırılmasıyla kanalın enerji verimliliğinin daha da iyileştirilebileceği ön görülmüştür