Türbinmetre akış hacminin 3 boyutlu hesaplamalı akışkanlar mekaniği kodları ile sayısal ve deneysel olarak incelenmesi

Abstract

Bu yüksek lisans tez çalışmasında, Türbinmetrede sıvı akışkan debi ölçümü ve türbinmetre içindeki akışın modellenmesi ve deneysel çalışmaların yapılması konusu incelenmiş ve Fluent programında sayısal olarak çözümlemeler yapılarak deneysel sonuçlarla karşılaştırılmıştır.Tez çalışması sekiz ana bölümden oluşmaktadır. Birinci bölümde çalışmaya başlama nedenleri, ulaşılmak istenen sonuçlar ve de tez kapsamı genel olarak açıklanarak konuya giriş yapılmıştır. İkinci bölümde tez konusu kapsamında konu ile ilgili önceki araştırmacıların çalışmaları ışığında temel kavramlara değinilmiştir. Üçüncü bölümde kullanılan hesap yöntemi açıklanmış elde edilmek istenen sayısal değerlerin hesaplanabilmesi için bir denklem takımı geliştirilmeye çalışılmıştır. Elde edilen denklemler Wolfram Research MATEMATICA 6.0 yardımı ile çözülerek Dördüncü bölümde HAD analizlerinin temelleri üstünde durulmuş ve kullanılan sayısal çözüm yöntemleri hakkında bilgi verilmiştir.Beşinci bölümde 3 farklı tip rotor ve kanatçığa sahip bir türbinmetre imalatı açıklanmış, Altıncı bölümde Laboratuar test yöntemi, test düzeneği, test verileri üzerinde durulmuş, Yedinci bölümde HAD analiz sonuçlarına yer verilmiştir. HAD analizlerinden önce ise ProEngineer WildFire 2 programı vasıtasıyla Bopp & Reuther yapımı türbin tip debimetre sayısal olarak 3D olarak modellenmiştir. Elde edilen modelden çözüm ağları oluşturmak amacıyla GAMBİT 2.2.30 programında tasarlanmış ve yedinci bölümde oluşturulan sayısal ağ ile sonlu hacımlar metodunu kullanan Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) paket programlarından FLUENT 6.3.16 programı kullanılarak sayısal çözümler elde edilmiştir. Daha sonra sayısal çözüm yardımı ile hesaplanan türbinmetre giriş çıkış statik basınç kaybı ve K türbinmetre akış katsayısı deneylerden elde edilen sonuçlar ve ikinci bölümde elde ettiğimiz ampirik formüllerle hesaplanan değerlerle birlikte üçlü bir karşılaştırma yapılmıştır. Elde edilen sayısal sonuçlara göre türbinmetre üzerinde akışkan akış hızı ve basınç dağılımları incelenmiştir. Sonuçların kabul edilebilir oranlarda deneylerle uyumlu olduğu görülmüştür. Değişik sınır şartlarında hız büyüklüklerinin, K akış katsayısı ve statik basınç düşüşü ile değişimleri incelenmiştir.Son olarak sekizinci bölümde yapılan çalışmayla ilgili sonuçlar belirlenmiş ve öneriler sunulmuştur. Elde edilen sayısal çalışma sonuçlarına göre elde edilen bilgiler verilmiştir.

In this master thesis, Flowrate measurent on turbine flowmeter has been investigated and modelled numerically by the means of commercial CFD code FLUENT.Thesis consists of eight chapters. In the first chapter, the aim of the study and the results to be reached have been explained generally. In the second chapter, fundamental concepts which are in scope of this thesis and the calculation method have been explained. Also studies that are related to our subject in the literature have been reviewed In third chapter series of equations tried to be devoloped to obtain desired flowmeter variables such as turn speed. In the Forth chapter , information about the methods of calculation in numerical solution were given. Basics of CFD analysis were emphasized and numerical solution methods used by software were explained.In Fifth Chapher Manufacturring proses of a new design turb,nemeter which has 6 different rotors tried to be explaid.In the sisth chapter laboratory test method, test set-up and laboratory test results has been explained in details. Then before numerical solutions ProENGINEER WildFire 2 was used for detailed CAD geometry of Bopp & Reuther turbine type flowmeter and finite number of mesh adapted on the CAD model by the means of GAMBIR 2.2.30. In the seventh chapter problems were solved by using Computational Fluid Dynamics (CFD) packet program FLUENT 6.3.26 which is using finite volume method. Calculated rotor speed, static pressure drop and turbinemeter K factor has been compared both test results and results that we had obtain from equations solved in chapter two. In different boundary conditions, changes of velocity magnitudes, reynolds numbers, rotor speed and static pressure drop were investigated.In the eight chapter conclusions and advices has been presented and according to the obtained results.