Cidar Isıtmasının Düz Bir Levha Üzerindeki Sınır Tabaka Geçişi Üzerine Etkileri

Abstract

Bu çalışmada, düz bir levha üzerindeki akışa aktif akış kontrol yöntemlerinden biri olan ısıtma uygulanmasının sınır tabaka geçişine ve aerodinamik performansa olan etkileri sayısal olarak incelenmiştir. Isıtmanın uygulanmadığı izotermal durum, levhanın bütününün ısıtılması ve hücum kenarından yapılan kısmi ısıtma durumları ayrı ayrı ele alınarak, iki-boyutlu ve üç-boyutlu analizler Ansys-Fluent yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Tasarım ve akış parametreleri olarak seçilen; serbest akımın türbülans şiddetinin (Tu), yüzey sıcaklığının (Tw) ve ısıtılan bölgenin uzunluğunun (ζ) sınır tabaka geçişine, yüzey sürtünme katsayısına (Cf) ve Nusselt sayısına (Nu) olan etkileri parametrik olarak incelenmiştir. Sonuç olarak; çalışmada incelenen durumlar dikkate alındığında, Tu’nun türbülansa geçişi etkileyen önemli bir parametre olduğu, kısmi ısıtmanın yapılacağı yerin önemli olduğu, düşük Tu’larda bütün levhanın ısıtılması yerine levhanın hücum kenarından itibaren kısmi ısıtma yapmanın daha uygun olduğu, yine düşük Tu’larda artan ζ ile Cf’in azaldığı ve ısıtmanın izotermal duruma kıyasla Cf’in azaltılmasında alternatif bir yöntem olarak kullanılabileceği görülmüştür

Keywords

• Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD), Düz levha, Aktif akış kontrolü, Isıtma, Aerodinamik

Effects of Wall Heating on Boundary Layer Transition over a Flat Plate

Abstract

In this study, the effects of boundary layer heating, as a means of an active flow control, of the flow over a flat plate on boundary layer transition and aerodynamic performance are numerically investigated. Two-dimensional and three-dimensional CFD simulations are carried out using ANSYS-Fluent software for isothermal, full heating and discrete heating cases. The effects of the free stream turbulence intensity Tu, the surface temperature Tw and the heating section length ζ, being selected as design and flow parameters on boundary layer transition, skin friction coefficient Cfand Nusselt number Nu are parametrically investigated. Simulation results revealed that Tu has a significant effect on the laminar to turbulent transition, and the location of the heater strips has a great importance for discrete heating cases. It is also shown that as compared to full heating of the plate, the discrete heating from the leading edge is more convenient for the low values of free stream turbulence intensities, and the heating may be used as an alternative method for reducing Cf

Keywords

• Computational fluid dynamics (CFD), Flat plate, Active flow control, Heating, Aerodynamics