DAĠRESEL VE DĠKDÖRTGEN OLUKLARLA PÜRÜZLENDĠRĠLMĠġ BĠR SĠLĠNDĠR ÜZERĠNDEKĠ AKIġIN SAYISAL ANALĠZĠ

Abstract

Pürüzsüz silindir ile yüzeyi dairesel ve dikdörtgen oluklarla pürüzlü hale getirilmiş silindir etrafındaki üç boyutlu, türbülanslı zamana bağlı akış, Reynolds sayısının 5*103 -104 – 15x103 ve 2x104 olduğu durumlar için sayısal olarak incelenmiştir. Sayısal çözümler sonlu hacimler yöntemini kullanarak Navier-Stokes denklemlerini çözen ticari yazılım ANSYS Fluent ile yapılmıştır. Türbülans modeli olarak Boussinesq yaklaşımını kullanan Eddy viskozitesi modellerinden k- SST modeli kullanılmıştır. Sayısal çözümlerde eleman sayısı dört ile sekiz milyon arasında değişen, yapısal ve hibrit çözüm ağları kullanılmıştır. Silindir üzerindeki akım ayrılmasını mümkün olduğunca doğru hesaplayabilmek amacıyla; duvar fonksiyonları kullanmak yerine, katı yüzeyler üzerinde daha sık bir ağ oluşturularak tüm çözümlerde sınır tabakanın açık olarak çözülmesi sağlanmıştır. Aynı şekilde silindirin art izi bölgesinde de çözüm ağının diğer bölgelerine göre daha sık bir ağ oluşturulmuştur. Hesaplanan hız ve basınç alanından sürükleme ve kaldırma katsayısı değerleri elde edilmiştir. Sayısal çözümlerde silindirin uzunluk/çap oranı 3 olarak alınmıştır. Sonuç olarak, bu çalışmada ele alınan Reynolds sayısı değerlerinde sınır tabakanın laminer akımdan türbülanslı akıma geçiş yapmasına rağmen, tüm çözüm alanının türbülanslı olduğu kabulüyle yapılan sayısal çözümlerde hem pürüzsüz hem de pürüzlü silindir için hesaplanan sürükleme katsayısı değerlerinin literatürdekilere yakın olarak bulunduğu görülmüştür. Yüzeyindeki dairesel kesitli oyuklarla pürüzlü hale getirilmiş silindirde pürüzsüz silindirdekine göre daha düşük sürükleme katsayısı değerleri elde edilmiştir. Sürükleme katsayısındaki bu düşüş, daha önceki çalışmalarda elde edilen sonuçlarla uyumludur.