Investigating the flow seperation due to grooves over a cylindrical shape

Abstract

Silindirik cisimler başta uçak ve uzay mühendisliği olmak üzere birçok mühendislik uygulamasında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada, silindirik cisimde üç farklı boyutlu çentik kullanılarak sürükleme katsayısının düşürülmesi amaçlandı. Her çentik boyutu için, çentiklerin açısal pozisyonları dört kez değiştirildi. Çentikler karesel şekilli olup boyutları silindir çapının %5, %10 ve % 15'i kadarken, açısal pozisyonları ön durgunluk noktasına göre 30°, 45°, 60° ve 75°dir. Analizler sayısal olarak sonlu hacim tabanlı açık kodlu Ansys-Fluent programı kullanılarak yapıldı. Reynolds sayısı 10.000'de doğrulama için çentiksiz silindir analizi yapıldı. Nicel bir analiz olması için sürükleme katsayısı, taşıma katsayısının R.M.S'i ve Strouhal sayısı hesaplandı. Bütün analizler için Reynolds sayısı 10.000 olarak belirlendi. Türbülans modeli olarak büyük girdap simülasyonu (LES) modeli kullanıldı. Sonuç olarak iki kare çentik kullanmanın sürükleme katsayısını düşürdüğü görüldü.

Cylindrical objects are widely used in many engineering applications, especially in aerospace and aircraft engineering. In the present study, in an attempt to reduce the aerodynamic drag of a flow over a cylindrical shape, three cases of groove size were analyzed. For every case, the angular position of the groove was changed four times. The grooves were square-shaped and taken 5%, 10% and %15 of the cylinder diameters; while the angular positions were taken 30°, 45°, 60° and 75° relative to the forward stagnation point. The analysis was made numerically using finite volume method based on commercial code Ansys-Fluent. Bare (without grooves) circular cylinder was analyzed for the sake of validation at Re:10000. In order to perform a quantitative analysis, the drag coefficient, the RMS of lift coefficient and the Strouhal number were computed. Reynolds number was kept at 10000. Large Eddy Simulation (LES) method was applied for turbulence modelling. In the conclusion, it was found that two square grooves reduce the drag coefficient over cylinder.