A COMPARATIVE ASSESSMENT OF TURBULENT FORCED CONVECTION HEAT TRANSFER FROM A SINGLE CYLINDER USING RANS AND LES MODELS

Authors : Zekeriya ALTAÇ, Necati MAHİR

Pages : 11-24

View : 44 | Download : 17

Publication Date : 2018-04-30

Article Type : Research Paper

Abstract :Geçici rejimde çapraz hava (Pr=0.7) akışına maruz izotermal yatay bir silindirin 2B ve 3B türbülanslı akış ve ısı geçiş karakteristikleri halihazırda yaygın olarak kullanılan türbülans modellerinin sayısal performansı bağlamında araştırılmıştır. 2B simülasyonlar için Standard k− (SKE), Re-Normalizasyon Grup k− (RNG), Realizable k− (RKE), Standard k- (SKW), Shear Stress Transport (SST) k- and Reynolds Stress Modeli (RSM) türbülans modelleri iki-tabaka duvar (veya Gelişmiş Duvar Uygulaması) modeli ile birlikte kullanılmıştır. 3B simülasyonlar için, RNG, SKW, SST, RSM ve dinamik gerilme modeli içeren ve içermeyen Smagorinsky-Lilly algoritması kullanan LES modeli kullanılmıştır. Bu çalışmada, türbülans modeleri için performans kriteri 2B ve 3B akış ile ısı geçişi sayısal tahminlerin doğruluğuna (CD, CL, CL,rms, St ve Nu sayıları) dayanmaktadır. FLUENT 6.3.26® CFD yazılımının kullanıldığı sayısal simülasyonlar, Reynolds sayılarının 1000, 3900 ve 10000 değerleri için gerçekleştirilmiştir. Kaldırma/sürünme katsayıları ve Strouhal sayıları gibi akış karakteristikleri hesaplanarak mevcut deneysel ve sayısal verilerle karşılaştırmalı olarak kıyaslanmıştır. 2B RANS modelleri, akışın doğası gereği üç boyutlu olması nedeniyle akış karakteristiklerinin tahmininde tutarlı değildir, ancak RANS modellerine nazaran RSM biraz daha iyi bir performans göstermiştir. 2B RANS modellerinde Re=1000 ve 3900 için ortalama Nusselt sayısı makul bir doğrulukla tahmin edilmiştir. RNG modeli tutarlı bir şekilde ortalama Nusselt sayısını yüksek tahmin etmekte iken, diğer 3B-RANS modelleri mevcut Nusselt korrelasyonlarının tahmin aralığında sayısal sonuçlar vermiştir. LES modelinin, bu çalışmada göz önüne alınan akış koşullarında, makul akış ve ısı geçişi karakteristikleri ile sonuçlanmasına rağmen LES'in performansı giriş koşullarına da bağlı olduğu gösterilmiştir.
Keywords : LES simulasyonu, türbülans modelleri, iki boyutlu, üç boyutlu, RANS model

ORIGINAL ARTICLE URL