Çeşitli Boru Tiplerinde Çeper Kayma Gerilmesi Değişiminin Deneysel Olarak İncelenmesi ve Yapay Sinir Ağı ile Modellenmesi

Bu çalışmada, gelişen türbülanslı boru akışında çeper kayma gerilmesinin boru boyunca değişimi deneysel olarak elde edilmiştir. Bu amaçla değişik pürüzlülükte 5 adet boru (alüminyum, bakır, siyah, galvanizli ve PPRC “polypropylene random copolymer” ) seçilmiştir. Bu borulara hidrodinamik geçiş bölgesinde sık aralıklarla tam gelişmiş akış bölgesinde ise sadece giriş ve çıkışta olmak üzere çok sayıda basınç prizleri yerleştirilmiştir. Deneyler yapılırken debi hidrolik tank yardımıyla ölçülmüş ve bu debiye karşılık gelen statik basınç değerleri, sisteme kurulan sabit bir dijital kamera yardımıyla belirli zaman aralıklarında kaydedilmiştir. Kaydedilen bu görüntülerden yararlanarak bir görüntü işleme programı yardımı ile anlık basınç çalkantıları elde edilmiştir. Anlık basınç çalkantılarının ortalaması alınarak her bir basınç prizindeki zaman ortalamalı basınç değerleri hesaplanmıştır. Birbirine yakın basınç prizleri arasındaki basınç farkından yararlanarak çeper kayma gerilmeleri tespit edilmiştir. Her bir boru için değişik Reynold sayılarında kayma gerilmesinin boru boyunca değişimi grafik olarak sunulmuştur. Deney çalışmalarından elde edilen kayma gerilmeleri için yapay sinir ağı (YSA) kullanılarak tahminsel bir model elde edilmiştir. Elde edilen modelin geçerliliğini belirlemek için farklı hata analizleri yapılmıştır. YSA tarafından kayma gerilmesi değerleri için oluşturulan tahminsel modeller içerisinde en az hata oranı %10 değeri ile bakır boruya ait tahminsel modelidir. Sonuç olarak farklı pürüzlülüğe sahip borulardaki çeper kayma gerilmeleri belirlenmiş ve en fazla kayma gerilmesi değeri (20.13 Pa) PPRC boruda görülmüştür. 

Experimental Investigation of Wall Shear Stress Variation in Various Pipe Types and Modeling with Artificial Neural Network

In this study, the variation of wall shear stress along the pipe for the developing turbulent pipe flows was obtained experimentally. For this purpose, five pipe having different roughness (aluminum, copper, black, galvanized and PPRC “polypropylene random copolymer”) are selected. Many piezometric holes are tapped into horizontal water pipe closely in the transition region while only one at the entry and one at the exit of fully developed region for the experimental study. During the experiment, flow rates were measured using a hydraulic tank and static pressure values corresponding this flow rates were recorded for defined time interval using a digital camera. Utilizing these recorded images, instant pressure fluctuations are obtained with help of an image processing software. Taking the average of the instant pressure fluctuations time averaged pressure values were calculated for each pressure piezometers. Using pressure difference between adjacent piezometers the wall shear stresses have been identified. For each pipe and for different Reynolds numbers the variation of wall shear stress has been presented along the pipe. A predictive model is obtained by using artificial neural network (ANN) for the shear stresses obtained from the experiment. Among the predictive models created by ANN for shear stress values, the minimum error rate is the predictive model of copper pipe with a value of 10%.Different error analyzes were performed to determine the validity of the obtained model. As a result, the wall shear stress variation in the pipes with different roughness was determined and the highest shear stress value (20.13 Pa) was observed in PPRC pipe. 

___

  • Abraham.J.P.Sparrow. Tong. J.C.K. Bettenhausen. D.W. 2010. Internal flows which transist from turbulent through intermittent to laminar, International Journal of Thermal Sciences, 49, 256–263.
  • Çengel.Y. A. JM. Cimbala. 2008. Akışkanlar Mekaniği Temelleri ve Uygulamaları, Birinci baskıdan çeviri, İzmir Güven Kitabevi.
  • Sokhal, K. S., Gangacharyulu, D., & Bulasara, V. K. 2018. Effect of guar gum and salt concentrations on drag reduction and shear degradation properties of turbulent flow of water in a pipe. Carbohydrate polymers, 181, 1017-1025.
  • Vasques, J., Cherdantsev, A., Cherdantsev, M., Isaenkov, S., & Hann, D. 2018. Comparison of disturbance wave parameters with flow orientation in vertical annular gas-liquid flows in a small pipe. Experimental Thermal and Fluid Science.
  • Liu, Y., & de Bruyn, J. R. 2018. Start-up flow of a yield-stress fluid in a vertical pipe. Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics, 257, 50-58.
  • Ahn, J., Lee, J., & Sung, H. J. 2017. Contribution of large-scale motions to the Reynolds shear stress in turbulent pipe flows. International Journal of Heat and Fluid Flow, 66, 209-216.
  • Singh, J., Rudman, M., & Blackburn, H. M. 2017. The effect of yield stress on pipe flow turbulence for generalized Newtonian fluids. Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics, 249, 53-62.
  • Teti, R., Jemielniak, K., O'Donnell, G., Dornfeld, D. 2010. Advanced monitoring of machining operations, Cirp Annals-Manufacturing Technology, 59 (2),717-739.
  • Findik T., Taşdemir Ş. and Şahin, İ. 2010. The use of artificial neural network for prediction of grain size of 17-4 pH stainless steel powders, Sci. Research and Essays, 5, 11, 1274-1283.
Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi-Cover
  • Başlangıç: 1998
  • Yayıncı: Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi
Sayıdaki Diğer Makaleler

MISIR KOÇANINDA SÜLFÜRİK ASİT, HİDROJEN PEROKSİT VE ULTRASOUND ÖN İŞLEMLERİ İLE ÇÖZÜNMÜŞ ŞEKER ÜRETİMİNİN OPTİMİZASYONU

Ece Ümmü DEVECİ, Çağdaş GÖNEN, Gözde ÇETİN

ADAPTİF PARÇACIK SÜRÜ (APSO) ve KARINCA KOLONİSİ OPTİMİZASYONU (KKA) KULLANARAK ÖZ AYARLAMALI PID KONTROLÖR TASARIMI

Oğuzhan KAPUKAYA, Mahit GÜNEŞ

TEKSTİL ATIKSUYU VE SENTETİK BOYARMADDE ÇÖZELTİLERİNDEN RENK VE KOİ GİDERİMİNDE ALÜM VE MAGNEZYUM KLORÜRÜN KARŞILAŞTIRILMASI

Turan YILMAZ, Korhan YILMAZ

MOBİL ROBOT KOLUNUN PSO İLE STABİLİZASYONU

Aziz ULUSOY, Mahit GÜNEŞ

TERMİK SANTRALLERİN MRV SİSTEMİ SERA GAZI EMİSYON HESABI ve EMİSYONLARIN İYİLEŞTİRİLMESİ

Ece Ümmü DEVECİ

ROTORU SARGILI BİR ASENKRON MOTORUN SENKRON HIZDA DÖNEN DQ EKSENİNDE VE ROTOR AKILARI KULLANILARAK SİMULASYONU

Metin SALİHMUHSİN, Mehmet EKER

SOĞUTUCULARDA AKIŞKAN MİKTARI VE KILCAL BORU EBATLARININ ODA SICAKLIĞINA ETKİSİNİN İNCELENMESİ

Mustafa ATMACA, Savaş EKŞİOĞLU, Ender YILMAZ

NORMAL KATILAŞTIRMA YÖNTEMİ İLE ÜRETİLEN Al-Mg-Ti-B ALAŞIMININ MİKROYAPI VE MEKANİK ÖZELLİKLERİ

Hakan YAYKAŞLI, Musa GÖĞEBAKAN

Çeşitli Boru Tiplerinde Çeper Kayma Gerilmesi Değişiminin Deneysel Olarak İncelenmesi ve Yapay Sinir Ağı ile Modellenmesi

Ahmet Beyzade DEMİRPOLAT, Mehmet DAŞ

NON-DISPERSIVE INFRARED CO2 SENSÖRÜ KULLANILARAK İÇ ORTAM CO2 DÜZEYLERİNİN BELİRLENMESİ: ŞANLIURFA ÖRNEĞİ

Nihan UYGUR, Hatice ÖZDEŞ