Developing Turbulent Flow in Pipes and Analysis of Entrance Region

Authors : Eyüb CANLI, Ali ATES, Şefik BİLİR

Pages : 332-353

Doi:10.21541/apjes.818717

View : 18 | Download : 13

Publication Date : 2021-05-28

Article Type : Research Paper

Abstract :Türbülanslı akışlar tabiatı gereği karmaşık bir yapıya sahiptirler ve gerek sayısal olarak gerekse deneysel olarak incelenmeleri zordur. Türbülanslı akışın hidrodinamik gelişmesi de oldukça karmaşıktır. Bu çalışmada eksenel ve radyal konumlara bağlı olarak boruların hidrodinamik giriş mesafesinde hız dağılımları incelenmiştir. Reynolds sayısına, eksenel ve radyal konumlara göre doğrudan hız profilini verecek bir deneysel bağlantı için literatür taranmıştır. Ayrıca radyal ve eksenel doğrultuda türbülans büyüklükleri değerlendirilerek boruların hidrodinamik giriş mesafesinde hesaplamalı akışkanlar dinamiğinin gerekliliğini vurgulanmıştır. Söz konusu bölgenin ve özelliklerinin ısı transferi açısından değerlendirilmesi yapılmıştır. Ticari HAD yazılımı ile eksenel simetrik boru giriş bölgesi boyutsuz parametrelerle incelenmiştir. Hesaplamalarda 4 farklı Reynolds sayısı kullanılmış olup bunlar 1x104, 1x105, 5x103 ve 5x104 dür. Türbülans modellemesi için standart k-ϵ türbülans modeli ve standart duvar fonksiyonları kullanılmıştır. Eksenel ve radyal profiller yardımıyla hidrodinamik giriş mesafesi, hız profilleri ve türbülans gösterge parametreleri sonuçları sunulmuştur. Elde edilen sonuçlara göre hidrodinamik giriş mesafesinde radyal doğrultuda ısıl taşınıma yol açacak radyal hız bileşeni değerleri bulunmaktadır. Hız profilleri ile türbülans büyüklüklerinin eş zamanlı gelişiminin karakteristik hız profillerine yol açtığı bulunmuştur. Ayrıca hidrodinamik giriş mesafesinde iyi bir çözünürlüğün kolayca hesaplamalı akışkanlar dinamiği ile elde edilebildiği görülmüştür.
Keywords : Eksenel simetrik akış, HAD, Hidrodinamik giriş mesafesi, k ϵ türbülans modeli