Farklı geometik şekillere sahip küt cisimler etrafındaki akışın modellenmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında farklı geometrik şekillere sahip küt cisimlerin aerodinamik etkileri gözlemlenmiştir. İncelemelerde literatür araştırması yapılıp akışkanlar mekaniği ve aerodinamik konuları hakkında genel bilgilere yer verilmiştir. Daha sonra AUTOCAD programıyla çizilen küt cisimlerin GAMBİT ve FLUENT programı kullanılarak, farklı geometrik şekiller üzerinde oluşan akış diyagramları incelenmiştir. Deneysel olarak küt cisimler rüzgar tünelinde akış gözlem deneylerine tabii tutulmuş ve deneysel verilerle sayısal çözümlerin sonuçları karşılaştırılmıştır.FLUENT, akışın modellendiği uygulamalarda yaygın olarak kullanılan bir hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) yazılımıdır. FLUENT programı ile küt cisimler etrafındaki akışın hesaplanmasında bir kontrol hacmi oluşturulur. Bu kontrol hacminde hesaplama yaparken Navier-Stokes denklemlerini kullanır. Bu kullanımı yaparken de süreklilik, momentum ve enerji denklemlerinden yararlanılmaktadır.Amacımız küt cisimler üzerine etkiyen havanın yüklerini araştırmak ve istenilen kuvvet, momentleri sağlayabilecek geometrilerin tasarlanmasına yardımcı olmaktır. Sayısal incelemede küt cisimler etrafında oluşan direnç ve kaldırma katsayıları ile hız ve basınç alanları gözlenmiştir. Deneysel incelemede ise küt cisimlerin rüzgar tünelinde akış ayrılmaları gözlenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre; yarım elips şeklindeki küt cismin yarım küre ve eşkenar üçgene göre daha aerodinamik bir yapıya sahip olduğu belirlenmiştir. Bundan dolayı yarım elips şeklindeki küt cisme etki eden kaldırma kuvveti katsayısının daha fazla olduğu görülmüştür. Yapılan akış deneylerinde ise akış ayrılmaları küt cisimlerin geometrik şekline bağlı olarak değiştiği gözlenmiştir. Eşkenar dörtgendeki akış ayrılması elips ve küreye göre daha fazla olduğu görülmüştür.

In the study we observe the aero dynamical effects of blunt bodies which have different kinds of geometric shapes. In these researches a literature investigation has been done and general information about fluid mechanics and aero dynamical subjects have been dealt with. After that, the flow diagrams of blunt bodies drawn with AutoCAD programme have been studied by using GAMBIT and FLUENT programmes. Experimentally, blunt bodies have been put through the flow visualization experiments in the wind tunnel and the results of the numerical solutions are compared with experimental data.FLUENT is a fluid dynamics programme which is used widely in the applications in which flows are modelled. Navier-Stokes equations are used while doing computation in this control volume. While this usage is done, invariability, momentum and energy equations are benefitted from.Our aim is to investigate charges of air acting on blunt bodies and assist the design geometries that can provide the desired force and moments. In numerical investigation the resistance and lift coefficients forming around blunt bodies and velocity and pressure fields have been observed. In experimental investigation the flow separation of blunt bodies through the wind tunnel has been observed. According to the results obtained; it has been determined that half-ellipse-shaped blunt body has more aerodynamic structure than the hemisphere and the equilateral triangle. Therefore, it has been seen the coefficient of lift force acting on the half-ellipse-shaped blunt body is much more. In the flow experiments made, it has been observed the flow separations have changed depending on the geometric shape of the blunt bodies. What is more, it has been seen that the flow separation in the equilateral rectangle is more than the ellipse and the sphere.