Kapalı Türbülanslı Akışların Modellemesi Ve Bilgisayarlı Simülasyonu

Abstract

Bu orijinal araştırmada, dairesel kesitli borularda sürekli, sıkıştırılamayan ve eksenel simetrik kapalı türbülanslı akışların modellemesi ve bilgisayarlı simülasyonu için iki farklı Reynolds sayılarında kapsamlı hesaplamalar yapılmıştır. Sonlu hacim yöntemini kullanarak, SIMPLE (Semi-Implicit Method for Pressure Linked Equations) algoritmasına dayanan bir bilgisayar programı geliştirilmiştir. Standart k-e türbülans modeli modellemesiyle beraber, süreklilik ve momentum korunum denklemlerinin sayısal çözümleri, iteratif bir sayısal çözüm tekniğini kullanarak sağlanmıştır. Katı cidar yakınında cidar fonksiyonları kullanılmıştır. Dairesel kesitli borularda çeşitli eksenel kesitlerde, eksenel hız, türbülans kinetik enerji, türbülans kinetik enerji kaybolma miktarı, efektif viskozite radyal profilleri, boru boyunca simetri ekseni üzerinde eksenel hızın değişimi, boru cidarı boyunca cidar kayma gerilmesinin dağılımı ve cidar sürtünme katsayısının değişimi için bilgisayarlı simülasyonlar sunulmuş ve çeşitli deneysel ölçümlerle karşılaştırılarak incelenmiştir. Bilgisayarlı simülasyonların sonuçları çeşitli deneysel bulgularla çok iyi uyum göstermektedir.This original research work presents the results of an extensive study of computer simulation and modelling of steady, incompressible and axisymmetric confined turbulent flows in circular-sectioned pipes at two different Reynolds numbers. Employing the finite-volume method, a computer program based on the SIMPLE (Semi-Implicit Method for Pressure Linked Equations) algorithm has been developed. Computer solution of the conservation equations of mass and momentum, together with the standard k-e turbulence model, are obtained using an iterative numerical solution technique. Near the solid boundary, wall-functions are employed. Computational predictions for radial profiles of axial velocity, turbulence kinetic energy, turbulence kinetic energy dissipation rate, effective viscosity, centre-line velocity variation, wall-shear stress and friction coefficient distributions along axisymmetric pipe flow geometry are presented and compared with various experimental data. The results of computer simulations are generally in very good agreement with various experimental measurements.