Serbest Dairesel Jet Akışının Lazer Doppler Anemeometre İle Deneysel İncelenmesi

Abstract

Bu çalışma, İstanbul Teknik Üniversitesi Trisonik Araştırma Laboratuarında bulunan, daralan kesitli dairesel çıkışlı bir jet sistemiyle oluşturulan akışın Lazer Doppler Anemometre ile hız ölçümlerini kapsamaktadır. Ölçümler, jet çıkış basıncını sabit tutacak şekilde, jet dinlenme odası statik basıncının 276 kPa (40 psi) ve 172 kPa (25 psi) değerlerinde yapılmıştır. Birinci bölümde, eksenel simetrik serbest jet akış teorisi ile ilgili bilgiler yer almaktadır. Serbest jet akışlarda sınır tabaka denklemleri kullanılarak, momentum, hız dağılımları ve hacimsel debi eşitlikleri elde edilmiştir. Tezin 2. bölümünde Lazer Doppler Anemometre teorisi, çalışma prensibi ve lazer üretimi ve ışınların özellikleri hakkında bilgiler bulunmaktadır Jet akışının oluşturarak, LDA ile akış alanında ölçümlerin yapılmasına olanak veren jet düzeneğinin kurulması, ölçüm doğruluğunu etkileyen lazer gücünü arttıracak ışınların doğrusallık ayarları, ölçüm hacminin oluşturulması, veri akışı ve akış kontrolünü sağlayan bileşenlerin çalışma prensipleri gibi detaylar bölüm 3’te anlatılmıştır. 4. bölümde izlenen parçacığın tutarlılık (in coincidence) durumu, üçüncü hız bileşeninin elde edilmesinde optiksel probların konumu ve koordinat dönüşümü yapılması hususunda bilgiler verilmiştir. Son bölümde eksenel ve radyal yönde hızlar ölçülerek, hızların ortalama karesinin kök değerleri (RMS) ve Reynolds gerilimleri hesaplanmıştır. Farklı basınçlarda yapılan ölçümlerden elde edilen veriler grafiklerle gösterilerek, sonuçlar benzer şartlarda yapılan çalışmalarla karşılaştırılmıştır.

This experimental work is on the velocity measurement of free turbulent flow from the axisymmetric round jet with a convergent nozzle using a Laser Doppler Anemometry in Trisonic Research Laboratory of Istanbul Technical University. The measurements were performed with the jet chamber stagnation pressures of 276 kPa (40 psi) and 172 kPa (25 psi) to keep pressure constant at the jet chamber. In the first chapter, a brief theory of axisymmetric free turbulent jet is given. By using the boundary layer equations of free jet, the equations for velocity distributions, momentum and volumetric flow rate are obtained. In chapter two, the information about the Laser Doppler theory, light amplification and laser beam specifications is given. The establishment of jet assembly which generates the flow with integration to the LDA for measurement fields, the laser beam alignment for improving the laser power which affects the accuracy of measurement, generating measurement volume, data acquisition, and operating principle of pressure control system, all of which are explained with details in chapter 3. In chapter 4, in coincidence condition of seeding particles, information on the estimation of third velocity component by optical configuration with probes and coordinate transformation is given. In the last chapter, the measurement of the axial and radial velocity components and the root mean square of velocities (RMS) and Reynolds stresses are presented. Data obtained from measurements at different jet chamber pressures are plotted and results are compared to other experimental investigations which were made at same or similar conditions.