Yatay bir dairesel silindir etrafındaki akımda hız alanının deneysel ve teorik incelenmesi

Akım içerisine batmış iki boyutlu dairesel silindirler yapı elemanı olarak mühendislik uygulamalarında yaygın olarak kullanılırlar, bu nedenle bu tür küt cisimlerin akışkan akımı ile etkileşimi konusundaki araştırmalar tasarım amaçları bakımından önem arz etmektedir. Bir silindir etrafındaki akımın yapısını belirlemede hız alanı en önemli parametreyi oluşturmaktadır. Bu çalışmada, açık kanal içerisindeki yatay, dairesel, izole bir pürüzsüz silindirin etrafındaki su akımında hızlar deneysel ve teorik olarak incelenmiştir. Akım hızlarının ölçülmesinde PIV tekniği ile çalışan ölçme sistemi kullanılmıştır. Hız alanının teorik analizi için, k-$\varepsilon$ türbülans modeli ile birlikte, süreklilik ve momentum denklemleri, bu temel denklemlerin sonlu elemanlar çözümünde ANSYS-Flotran CFD paket programı kullanılmıştır. Sayısal hesaplamalar sonucu bulunan akım hızlarının, silindirin memba tarafında deneysel bulgularla uyumlu olduğu görülmüştür.

Experimental and theoretical investigation of velocity field of flow around a horizontal circular cylinder

Two-dimensional submerged circular cylinders are widely used structural elements in engineering practices, and therefore the studies on the interaction of such bluff bodies with the fluid flow are important for design considerations. The velocity field is the most important parameter in determining the flow structure around a cylinder. In this study, the water velocity field of flow around an isolated horizontal circular smooth cylinder in an open channel is investigated both experimentally and theoretically. PIV technique is used to measure the flow velocities. The theoretical analysis of velocity field is carried out using the conservation of mass and conservation of momentum with k-$\varepsilon$ turbulence model. In the finite element solution of the governing equations ANSYS-Flotran CFD package is used. The numerical results for the flow velocities seem to compare well with the experimental data in the upstream of the cylinder.

PDF

___

1.Bearman,P.W., Zdravkovich,M.M.,"Flow around a circular cylinder near a plane boundary", Journal of Fluid Mechanics, 89, 33-47, 1978.

2.Zdravkovich,M.M., "Forces on a circular cylinder near a plane wall", Applied Ocean Research, 7, 197-201, 1985.

3.Choi,J.K, Lee,S.J, "Ground effect of flow around an elliptic cylinder in a turbulent boundary layer" Journal of Fluids and Structures, 14, 697-709, 2000.

4.Price,S.J., Sumner,D., Smith, J.G., Leong,K., Paidoussis,M.P., "Flow visualization around a circular cylinder near to a plane wall", Journal of Fluids and Structures, 16, 175-191, 2002.

5.Zovatto, L., Pedrizzetti,G., "Flow about a circular cylinder between parallelwalls ", Journal of Fluid Mechanics, 440, 1-25, 2001.

6.Liang, D., Cheng,L., "Numerical modelling of flow and scour below a pipeline in currents Part I. Flow simulation ", Coastal Engineering, 52, 25-42, 2005.

7.Sümer,B.M., Fredsoe,J., "Hydrodynamics around Cylindrical Structures", World Scientific, Singapore, 1997.

8.Zdravkovich,M.M., "Flow Around Circular Cylinders, Vol.1: Fundamentals", Oxford University Pres Inc., New York, 1997.

9.Launder,B.E., Spalding,D.B. "The numerical computation of turbulenr flows", Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 3, 269-289, 1974.

10.Şahin,B., Akıllı, H., Öztürk,N.A., Karakuş,C., Kahraman,A., Akar,A.,Yanıktepe,B., Özalp,C., Gürlek,C., "Akışkanlar mekaniği uygulamalarında parçacık görüntülemeli hız ölçme tekniği (PIV) ", Ç.Ü.Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi,Özel Sayı, 18, 103-111, 2003.