Search

Sınırlandırılmış bir kanal içerisinde yer alan tek kare silindir (KS) üzerinden iki boyutlu laminer sürekli akış için blokaj (=B/H) oranının ısı transferi ve akış karakteristiklerine olan etkisi incelenmiştir. Çalışmada Reynolds sayısı Re=40 değerinde sabit tutulurken blokaj oranı =0.125-0.8 değerleri arasında değiştirilmiştir. Hesaplamalarda ANSYS CFX 14.0 kullanılmıştır. Blokaj oranı etkisinin KS yüzeyleri üzerindeki sürükleme katsayısı (Cd), sürtünme katsayısı (Cf), boyutsuz yeniden birleşme uzunluğu (Lr/B) ve ortalama Nusselt sayısı (Nu) üzerine olan etkileri incelenmiştir. Blokaj oranı arttıkça sürükleme katsayısı (Cd), sürtünme katsayısı (Cf) ve ortalama Nusselt sayısı (Nu) değerlerinin arttığı ancak boyutsuz yeniden birleşme uzunluğu (Lr/B) değerinin azaldığı bulunmuştur. Sürükleme katsayısı (Cd), sürtünme faktörü (Cf), boyutsuz yeniden birleşme uzunluğu (Lr/B) ve ortalama Nusselt sayısı değerlerinin blokaj oranına göre değişimini veren bağıntılar elde edilmiştir. Effect of blockage ratio (=B/H) on heat transfer and flow characteristics are investigated for two-dimensional laminar steady flow over a square cylinder (SC) in a confined channel. In the study, while Reynolds number held at Re=40, blockage ratio is changed between =0.125-0.8 values. For numerical calculations, ANSYS CFX 14.0 is used. Effect of blockage ratio on drag coefficient (Cd), friction factor (Cf), dimensionless recirculation length (Lr/B) and average Nusselt number (Nu) values on SC surfaces are investigated. It is found that as the blockage ratio increases drag coefficient (Cd), friction coefficient (Cf), and average Nusselt number (Nu) values increase, but dimensionless recirculation length (Lr/B) values decrease. Equations of drag coefficient (Cd), friction coefficient (Cf), dimensionless recirculation length (Lr/B), and average Nusselt number variation respect to blockage ratio are derived.

Bu çalışmada, art arda konumlandırılmış iki kare silindir etrafındaki laminer sürekli akışın, farklı hızlar ve aralık miktarları için, ısı transferi ve akış karakteristiklerine olan etkisi sayısal olarak incelenmiştir. İki boyutlu Navier - Stokes ve enerji denklemleri ANSYS-CFX 14,5 programı kullanılarak çözdürülmüştür. Çalışmada öncelikle literatürde tek ve iki kare silindir analizleri içeren çalışmalar doğrulanmıştır. Ardından ağdan bağımsızlık çalışması yapılarak analizlerin doğruluğu sağlanmıştır. Çalışmada analizler sabit blokaj oranı (β=B/H=0,8), beş farklı Reynolds sayısı (Re: 10 – 20 – 30 – 40 – 50) ve on iki farklı aralık değeri (GAP: 0,25B – 0,5B– 0,75B– 1B– 1,25B– 1,5B– 1,75B– 2B– 2,5B– 3B– 4B) için yürütülmüştür. Analiz sonuçları olarak, her bir kare silindir yüzeyi için ortalama ısı transfer katsayısı ve Nusselt sayısı değişimi incelenmiştir. Ön ve arka kare silindir için yeniden birleşme uzunlukları farklı parametreler için hesaplatılmıştır. Ön ve arka kare silindirlerin ön, üst ve arka yüzeyleri için, statik basınç, ısı transfer katsayısı ve yüzey kayma gerilmelerinin değişimi de bu çalışmada incelenmiştir. Sonuç olarak Reynolds sayısının artması ile incelenen tüm parametre değerlerinde hem ön hem de arka silindirde artış meydana gelmiştir. Silindirler arası mesafenin artması ile ön kare silindir için akış karakteristiklerinde çok fazla değişim görülmemiştir. Arka kare silindir için ise yaklaşık 1,75B – 2B aralık değerine kadar akış karakteristikleri değişmiştir. Bu değerler aralığından sonra ise arkadaki kare silindir de öndeki kare silindir gibi bağımsız bir kare silindir davranışı göstermektedir. In this study the effects of laminar continuous flow on heat transfer and flow characteristics around two square cylinders were investigated numerically for different flow speeds and gap values. Two-dimensional Navier - Stokes and energy equations were solved using the ANSYS-CFX 14.5 program. At first, studies involving single and two square cylinder analyzes were verified in the literature. Subsequently, mesh independence study was performed for the verification of the analysis. In the study, the analyzes were carried out for constant blockage ratio (β=B/H=0,8), five different Reynolds numbers (Re: 10 - 20 - 30 - 40 - 50) and twelve different gap values (GAP: 0,25B - 0,5B - 0,75B - 1B - 1,25B - 1,5B - 1,75B - 2B - 2,5B - 3B - 4B). As the analysis results, the average heat transfer coefficient and the Nusselt number change for each square cylinder surface were investigated. Re-circulation lengths for upstream and downstream cylinders were calculated for different parameters. The variation of static pressure, heat transfer coefficient and surface shear stresses for the front, top and back surfaces of upstream and downstream cylinders were also investigated in this study. As a result, the increase in the Reynolds number led to an increase in both the upstream and downstream cylinders for all parameters. The flow characteristics for the upstream cylinder did not change much with the increase in the gap between the cylinders. For downstream cylinders, the flow characteristics varied from about 1.75 B to 2B range. After this gap value, downstream cylinder shows and independent behavior like upstream cylinder.

Son yıllarda ardışık silindirler etrafındaki akışın ısı ve akış karakteristikleri nümerik olarak araştırılmaktadır. Bu tez çalışmasında sıkıştırılamaz, laminer ve sürekli akış şartlarındaki akış iki boyutlu Navier-Stokes ve enerji denklemleri ile ANSYS-CFX v13.0 yazılımı ile çözdürüldü. Reynolds sayısı (Re), blokaj oranları (β=D/H) ve silindirler arası mesafe (g) 40; 0.4, 0.5, 0.6; 0.2D, 0.7D, 1D, 1.5D, 3D, 4D olarak literatür araştırmalarıyla seçildi. Bu seçimlerle öndeki ve arkadaki silindirde statik basınç, yüzey kayma gerilmeleri ve taşınımla ısı transfer katsayıları hesaplandı. Silindirler arası mesafenin hidrodinamik ve termal parametreler üzerindeki etkileri araştırıldı. Bunlara ilaveten blokaj oranı ve silindirler arası mesafe kombinasyonları için öndeki ve arkadaki silindirde ayrılma açıları , sürtünme katsayıları (Cf), ortalama ısı transfer katsayıları (hort), ortalama Nusselt sayıları (Nuort) ve sürüklenme katsayıları (Cd) hesaplandı. Çalışmaların sonunda tüm blokaj oranlarında silindirler arası mesafenin 3D ve 4D değerlerinden sonra öndeki silindirin arkadaki silindiri etkilemediği ve her iki silindirin de bağımsız birer silindir gibi davrandıkları gözlemlenmiştir. Heat and flow characteristics of flow across two tandem circular cylinders were numerically investigated in recent years. In this thesis, two dimensional Navier Stokes and energy equations were solved with ANSYS-CFX v13.0 software for incompressible laminar flow under steady state conditions. The Reynolds number (Re); the blockage ratio (β=D/H) and the distance between circular cylinders were selected 40; 0.4, 0.5, 0.6; 0.2D, 0.7D, 1D, 1.5D, 3D, 4D in accordance with literature research. Static pressure, shear stress and convective heat transfer coefficients on the front (upstream) and back (downstream) cylinders were calculated with these selections. Effects of gap ratios on hydrodynamic and thermal parameters were investigated. In addition, separation angles , friction coefficients (Cf), average heat transfer coefficients (have), average Nusselt numbers (Nuave) and drag coefficients (Cd) on the front and back cylinders were calculated for all combinations of blockage ratio and gap size values. The studies have shown that after gap size g=3D and 4D the front cylinder did not affect the back cylinder and both of them acted as a single cylinder.