Dairesel silindir etrafındaki akışın aktif ve pasif yöntemler ile kontrolü

Abstract

Bu tez çalışmasında, dairesel silindir etrafındaki akışın kontrolü için pasif akış kontrol yöntemi (ayırıcı plaka) ve aktif akış kontrol yöntemi (plazma aktuatör) birlikte kullanılmıştır. Tek dairesel silindir, dairesel silindir ile ayırıcı plaka, dairesel silindir ile plazma aktüatür ve ayırıcı plaka konfigürasyon durumları için deneyler yapılmıştır. Yapılan çalışmalarda elektrohidrodinamik yöntemlerin önemli üç faktörü olan uygulanan voltajın etkisi, plazma oluşumu için frekansın etkisi ve di-elektrik malzeme kalınlığının etkisine bağlı olarak akış yapısı incelenmiştir. Rüzgar tünelinde Reynolds sayısının 2000 ile 12500 değerleri arasında gerçekleştirilen bu çalışmada, test modeli olarak D=40mm olan dairesel silindir ve L=3.75D uzunluğunda ayırıcı plaka kullanılmıştır. Simetrik elektrot çifti dairesel silindir üzerine θ=±90º açıda olacak şekilde yerleştirilmiştir. Yük hücresi ile kuvvet ölçümlerinin ve kızgın-tel anemometresi ile hız ve girdap kopma frekansı ölçümlerinin yanı sıra duman-tel yöntemiyle akış görüntülemesi yapılmıştır. Aktif akış kontrol yöntemi, hem tek dairesel silindirle hem de pasif kontrol yöntemi ile birlikte kullanıldığında iz bölgesi genişliğini daraltarak sürükleme kuvvetinde önemli azalmalar sağlamıştır.

In this master thesis, passive (splitter plate) and active (plasma actuator) flow control methods were used together to control the flow around circular cylinder. Experiments accomplished in the case of single circular cylinder, circular cylinder with splitter plate, circular cylinder with splitter plate and plasma actuator configurations. The effect of plasma actuator to the flow structure were investigated. Also, the applied voltage, frequency and the dielectric thickness which effects the performance of plasma actuator were examined. Experiments were conducted at wind tunnel in the range of Reynolds number between 2000 to 12500, the circular cylinder of 40mm with splitter plate of 3.75D were used as a test model. The simetrical electrode pair was placed on the cylinder with θ=±90º angle. Drag force measurements by load cell and the velocity profiles and vortex shedding frequency in the wake by the hot-wire anemometer were conducted as well as the flow visualization by smoke-wire method. By using active flow control with the circular cylinder both only and the splitter plate, the drag force is reduced dramatically due to contraction in the wake region.