Geçirgen bir yüzey üzerindeki türbülanslı sınır tabakanın sayısal olarak incelenmesi

Abstract

ÖZET Bu çalışmada; uygun sınır koşullan ile, üzerinden değişik açılar altında üfleme ve emme yapılan geçirgen bir yüzey üzerindeki türbülanslı sınır tabaka özellikleri sayısal olarak incelenmiştir. Problemi ifade eden zaman ortalamak Navier-Stokes denklemleri ve standart k-s türbülans modeli denklemlerinin çözümünde, sonlu hacim yaklaşımına dayalı sonlu fark yöntemi kullanılmıştır. Sayısal hesaplamalarda, viskoz ve türbülanslı alt tabakalara ait duvar fonksiyonlarının, geçirgen yüzeyden yapılan üfleme ve emme açısı etkisini de içeren düzenlemeleri kullanılmıştır. Hesaplama bölgesinde düzgün olmayan çapraz ağ düzenlemesi kullanılmıştır. Çalışmada incelenen temel parametreler; geçirgen yüzeyden yapılan üfleme ve emme hızı (Vw) ile üfleme ve emme açısı (a)' dır. Geçirgen yüzeyin normali doğrultusundaki üfleme ve emme için elde edilen sayısal sonuçlar, bilinen deneysel veriler ile karşılaştırılmış ve iyi bir uyum elde edilmiştir. Sayısal sonuçlar göstermektedir ki; yerel sürtünme katsayısı, sınır tabaka kalınlığı ve şekil faktörü gibi türbülanslı sınır tabaka özellikleri üfleme ve emme hızı ve açısından önemli ölçüde etkilenmektedir. Anahtar Kelimeler : Sayısal Yöntemler, Türbülanslı Sınır Tabaka, Geçirgen Yüzey, Üfleme ve Emme Hızı, Üfleme ve Emme Açısı IV

SUMMARY Numerical Analysis of the Turbulent Boundary Layer on a Porous Wall In the present study, the characteristics of the turbulent boundary layer developing on a porous wall with various angles of injection and suction are analyzed numerically with the proper boundary conditions. The finite difference method based on a control volume approach is used for solving the time averaged Navier-Stokes equations for incompressible flow in conjunction with the standard k-s turbulence model equations. The rearrangements of the wall functions of viscous and turbulent sub-layers are used to include the effect of the angle of injection and suction through the porous wall. A non uniform staggered grid arrangement is also used. The parameters studied include the velocity (Vw) and the angle (a) of the injection and suction. The present numerical results of the normal injection and suction are compared with the known experimental data and a good agreement is obtained. The numerical results also indicate that the characteristics of the turbulent boundary layer such as local friction coefficient, boundary layer thickness and shape factor are substantially influenced by the velocity and the angle of injection and suction. Key Words : Numerical Methods, Turbulent Boundary Layer, Porous Wall, Injection and Suction Velocity, Injection and Suction Angle V