Dış türbülansın akış ve ısı transferi karakteristikleri üzerine etkilerinin sayısal olarak araştırılması

Abstract

Bu çalışmada giriş türbülans şiddeti ve uzunluk ölçeğinin akış ve ısı transferi karakteristikleri üzerine etkileri ANSYS CFX yazılımı kullanılarak bazı temel ve uygulama geometrileri için sayısal olarak araştırılmıştır. Düzem levha, geri basamak akışı ve silindir üzerinden akış temel akış geometrileri olarak ve 90 derece dirsek, IEA ANNEX 20 odası ve Ahmed basitleştirilmiş araç modeli üzerinden akışta uygulama geometrileri olarak göz önüne alınmıştır. Akış sürekli ve sıkıştırılamaz olarak kabul edilmiştir. Tüm akış modellerinde Reynolds ortalaması alınmış Navier-Stokes denklemlerine dayalı Std. k-?, RNG k-?, Std. k-? ve SST türbülans modelleri kullanılarak deneysel verilerle en uyumlu türbülans modelleri tespit edilmiş, daha sonra türbülans şiddeti ve uzunluk ölçeğinin etkileri bu uygun model kullanılarak araştırılmıştır. Yalnızca düzlem levha akışı için yukarıdaki modellere ek olarak laminerden türbülansa geçiş modeli olan Gamma-Theta modeli de kullanılmıştır. Göz önüne alınan tüm geometrilerdeki akışta dış türbülansın akış ve ısı transferi üzerine etkileri hesaplanarak literatürdeki deneysel ve sayısal verilerle karşılaştırılmıştır.

In this study, the effects of inlet turbulence intensity and lenght scale in fluid flow and heat transfer characteristics are investicated numerically for some basic and application geometries by using ANSYS CFX software. Flow over flat plate, backward-facing step flow and circular cylinder have been considered as basic flow geometries and 90 degree bend flow, ANNEX 20 room and flow over Ahmed simplified vehicle model have also been considered as application geometries. It is assumed that flow is steady and incompressible. The most consistent turbulence model with experimental values has been determined by using Std. k-?, RNG k-?, Std. k-? and SST on Reynolds averaged Navier-Stokes equations based for all flow geometries and then the effects of turbulence intencity and lenght scale have been investigated by using only this suitable model. In addition to above turbulence models, Gamma-Theta transitional model has also been used for only flow over flat plate case. The effect of outer turbulence in fluid flow and heat transfer characteristics for all considered geometries have been computed and compared with experimental and numerical results in literature.