Kanatçık tipi dikdörtgen girdap üretecinin düz zeminde açı, yükseklik ve uzunluk performansının hesaplamalı akışkanlar dinamiği analizi ile geliştirilmesi

Abstract

Sunulan tez çalışmasında düz zemin üzerinde sıfır basınç gradyeni altında türbülanslı hava akımına karşı yerleştirilmiş kanatçık tipi dikdörtgen girdap üretecininAnsys Fluent yazılımı kullanılarak Kayma Gerilmesi Taşınım(Shear Stress Transport- SST) k-ω türbülans modeli ile hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) hesaplamaları yapılmıştır. Girdap üretecinde açı, yükseklik ve uzunluk değerlerinin değişmesi ile kendi üzerinde oluşan sürüklenme kuvveti, vorteks merkezinin dikey yönde alt bölgesindeki azami hızı (Vxmax), azami vortisite değeri, sirkülasyon kuvveti ve türbülans girdap frekansı açısından belirlenen mesafeler içerisinde kıyaslamalar yapılmıştır. Yapılan analizin sonuçlarının literatürde mevcut olan çalışmalarla doğrulanabilmesi için girdap üreteci 3.23m mesafede yerleştirilmiş ve giriş hızı 34m/s seçilmiştir. Girdap üretecinin ilk yüksekliği 10.2mm (h~0.226δ) ve uzunluğu 59.4mm (açıklık oranı=5.8) olarak ayarlanmıştır. Test edilecek girdap üreteci açısı 13°, 15.5°, 18°, 20.5°, 23°;test edilecek yükseklikler 0.5h, 0.75h, 1h, 1.25h, 1.50h, 2h ve test edilecek uzunluklar 0.4L, 0.6L, 0.8L, 1L, 1.2L, 1.4L olarak belirlenmiştir.Yapılan incelemeler sonucu girdap üreteci belirlenen mesafede 13° yerleştirme açısında en iyi sonucu verirken, yükseklik 1h değerlerinde, uzunluk da 1L ve 1.2L değerleri arasında kabul edilebilir şekilde performans artışı sergilemiştir. İncelemeler sonunda Vxmax hızının girdap üreteci üzerindeki geri tutunma mesafesine bağlı olduğu gözlemlenmiştir.

In this paper, we performed computational fluid dynamics (CFD) analysis of vane-type rectengular vortex generator placed on the turbulent boundary layer at zero pressure gradient on the flat plate using Ansys Fluent with Shear Stress Transport (SST) k-ω turbulence model. By changing angle, height and lengt of vortex generator, we compared the results within the determined distance in terms of drag coefficient, maximum speed in the lower region of the vortex center in the vertical direction (Vxmax), peak vorticity, circulation strenght and turbulence eddy frequency.In order to verify the results of the analysis with previous studies in literature, vortex generator is placed at 3.23m downstream of flat plate and inlet speed is set to 34m/s. The initial vortex generator height was set to 10.2mm (~0.226δ) and lenght was set to 59.4mm (aspect ratio=5.8). Vortex generators to be tested angles determined as13°, 15.5°, 18°, 20.5°, 23° and heights determined as 0.5h, 0.75h, 1h, 1.25h, 1.50h, 2h and lengths determined as 0.4L, 0.6L, 0.8L, 1L, 1.2L, 1.4L.As a result of our analysis, at the certain distance the vortex generator gave the best results at 13° angle of incidence, the height gave the best results at 1h, and the length showed an acceptable performance increase between 1L and 1.2L. Our investigations showed that, Vxmax velocity is related to reattechment point on vortex generator.