Paralel İki Plaka Arasında Gelişen Türbülanslı Akışın Sayısal Araştırılması

Abstract

Bu orijinal araştırma, paralel iki plaka arasında gelişen iki-boyutlu, düzlemsel simetrik, sürekli, sıkıştırılamayan, türbülanslı kanal akışları için iki farklı Reynolds sayılarında kapsamlı bir çalışmanın sayısal araştırma sonuçlarını takdim etmektedir. Sonlu hacim yöntemini kullanarak, SIMPLE (Semi-Implicit Method for Pressure Linked Equations) algoritmasına dayanan bir bilgisayar programı geliştirilmiştir. Standart k-e türbülans modeliyle beraber, süreklilik ve momentum korunum denklemlerinin sayısal çözümleri, iteratif bir sayısal çözüm tekniğini kullanarak sağlanmıştır. Katı cidar yakınında cidar fonksiyonları kullanılmıştır. Paralel iki plaka arasında gelişen türbülanslı kanal akışları için çeşitli akış yönü kesitlerinde, yerel akış yönü hızı, türbülans kinetik enerji, türbülans kinetik enerji kaybolma miktarı, efektif viskozite, simetri ekseni boyunca simetri ekseni üzerindeki yatay hızın değişimi, cidar kayma gerilmesi ve cidar sürtünme katsayısı dağılımları için sayısal hesaplamalar sunulmuş ve deneysel ölçümlerle karşılaştırılarak incelenmiştir. Sayısal araştırmanın sonuçları deneysel ölçümlerle genel olarak iyi uyum göstermektedir.

The present paper deals with the numerical investigation of steady, incompressible, and two-dimensional developing and fully-developed turbulent flow in channels between two parallel plates 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. Numerical 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. Special attention has been given to the near-wall region, for which wall-functions have been employed. Numerical computations for local streamwise velocity, turbulence kinetic energy, dissipation rate of turbulence kinetic energy, effective viscosity, variation of centre-line velocity, wall-shear stress and coefficient of friction distributions along the channel flow geometry are presented and compared with experimental data. The results of numerical investigation are generally in good agreement with experimental measurements.