Çift Yanlı Düzlemsel Ani Genişlemeli Kanallarda Çevrintili Türbülanslı Akışın Bilgisayarlı Simülasyonu

Abstract

Bu araştırma, çift yanlı düzlemsel anigenişlemeli iki-boyutlu, düzlemsel simetrik kanallarda, sürekli, sıkıştırılamayan, ayrımlı ve yeniden birleşmeli, çevrintili türbülanslı akışın, iki farklı Reynolds sayıları için bilgisayarlı simülasyon sonuçlarını takdim etmektedir. Hibrit yöntemiyle sonlu hacim metodunu kullanarak, SIMPLE algoritmasına dayanan bir bilgisayar programı geliştirilmiştir. Standart k- türbülans modeliyle beraber, süreklilik ve momentum korunum denklemlerinin bilgisayarlı çözümleri, iteratif bir sayısal çözüm tekniğini kullanarak sağlanmıştır. Katı cidarlar yakınında cidar fonksiyonları kullanılmıştır. Çift yanlı düzlemsel anigenişlemeli türbülanslı kanal akışları için çeşitli akış yönü kesitlerinde, yerel akış yönü hızı, türbülans kinetik enerji, türbülans kinetik enerji kaybolma miktarı, efektif viskozite profilleri, geri akışın geometrik yeri, kanal simetri ekseni boyunca yatay hızın değişimi, üst cidar kayma gerilmesi, üst cidar sürtünme katsayısı dağılımları ile üst cidar statik-basınç katsayısının değişimi için bilgisayarlı simülasyonlar sunulmuş ve deneysel bulgularla karşılaştırılmıştır. Bilgisayarlı simülasyonların sonuçları deneysel ölçümlerle genel olarak iyi uyum göstermektedir. Anahtar Kelimeler: Düzlemsel anigenişlemeli kanallar, k- türbülans modeli, Simülasyonlar

This research work presents the results of computer simulation of steady, two-dimensional, incompressible, turbulent recirculating flow in double-sided planar sudden expansions in channels at two different Reynolds numbers. Employing the finite-volume method with a hybrid scheme, a computer program based on the SIMPLE algorithm has been developed. Computer solutions of the conservation equations of mass and momentum, together with the standard k- turbulence model, are obtained using an iterative numerical solution technique. Near the solid boundaries, wall-functions are employed. Computer simulations for local streamwise velocity, turbulence kinetic energy, turbulence kinetic energy dissipation rate, effective viscosity, locus of flow reversal, streamwise variation of centre-line velocity, wall static-pressure coefficient, wall-shear stress and coefficient of friction distributions along top wall of the planar sudden expansion flow geometry are presented and compared with experimental measurements. The results of computer simulations show generally good agreement with experimental data. Keywords: Planar sudden expansion channels, k- turbulence model, Simulations