Art arda konumlandırılmış iki kare silindir etrafındaki laminer sürekli akışın ısı transferi ve akış karakteristiklerinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, art arda konumlandırılmış iki kare silindir etrafındaki laminer sürekli akışın, farklı hızlar ve aralık miktarları için, ısı transferi ve akış karakteristiklerine olan etkisi sayısal olarak incelenmiştir. İki boyutlu Navier - Stokes ve enerji denklemleri ANSYS-CFX 14,5 programı kullanılarak çözdürülmüştür. Çalışmada öncelikle literatürde tek ve iki kare silindir analizleri içeren çalışmalar doğrulanmıştır. Ardından ağdan bağımsızlık çalışması yapılarak analizlerin doğruluğu sağlanmıştır. Çalışmada analizler sabit blokaj oranı (β=B/H=0,8), beş farklı Reynolds sayısı (Re: 10 – 20 – 30 – 40 – 50) ve on iki farklı aralık değeri (GAP: 0,25B – 0,5B– 0,75B– 1B– 1,25B– 1,5B– 1,75B– 2B– 2,5B– 3B– 4B) için yürütülmüştür. Analiz sonuçları olarak, her bir kare silindir yüzeyi için ortalama ısı transfer katsayısı ve Nusselt sayısı değişimi incelenmiştir. Ön ve arka kare silindir için yeniden birleşme uzunlukları farklı parametreler için hesaplatılmıştır. Ön ve arka kare silindirlerin ön, üst ve arka yüzeyleri için, statik basınç, ısı transfer katsayısı ve yüzey kayma gerilmelerinin değişimi de bu çalışmada incelenmiştir. Sonuç olarak Reynolds sayısının artması ile incelenen tüm parametre değerlerinde hem ön hem de arka silindirde artış meydana gelmiştir. Silindirler arası mesafenin artması ile ön kare silindir için akış karakteristiklerinde çok fazla değişim görülmemiştir. Arka kare silindir için ise yaklaşık 1,75B – 2B aralık değerine kadar akış karakteristikleri değişmiştir. Bu değerler aralığından sonra ise arkadaki kare silindir de öndeki kare silindir gibi bağımsız bir kare silindir davranışı göstermektedir.

In this study the effects of laminar continuous flow on heat transfer and flow characteristics around two square cylinders were investigated numerically for different flow speeds and gap values. Two-dimensional Navier - Stokes and energy equations were solved using the ANSYS-CFX 14.5 program. At first, studies involving single and two square cylinder analyzes were verified in the literature. Subsequently, mesh independence study was performed for the verification of the analysis. In the study, the analyzes were carried out for constant blockage ratio (β=B/H=0,8), five different Reynolds numbers (Re: 10 - 20 - 30 - 40 - 50) and twelve different gap values (GAP: 0,25B - 0,5B - 0,75B - 1B - 1,25B - 1,5B - 1,75B - 2B - 2,5B - 3B - 4B). As the analysis results, the average heat transfer coefficient and the Nusselt number change for each square cylinder surface were investigated. Re-circulation lengths for upstream and downstream cylinders were calculated for different parameters. The variation of static pressure, heat transfer coefficient and surface shear stresses for the front, top and back surfaces of upstream and downstream cylinders were also investigated in this study. As a result, the increase in the Reynolds number led to an increase in both the upstream and downstream cylinders for all parameters. The flow characteristics for the upstream cylinder did not change much with the increase in the gap between the cylinders. For downstream cylinders, the flow characteristics varied from about 1.75 B to 2B range. After this gap value, downstream cylinder shows and independent behavior like upstream cylinder.