Hidrodinamik Yapılı Numune Üzerine Etkiyen Sürükleme Kuvvetlerinin Sayısal ve Deneysel Olarak İncelenmesi

Yıl 2024, Cilt: 7 Sayı: 1, 1 - 8, 30.06.2024

Murat Vonal Hasan Karabay

https://doi.org/10.53410/koufbd.1458245

Öz

Bu çalışmada, torpido benzeri bir cismin düşük Reynolds sayılı akışta bünyesine etkiyen sürükleme kuvveti deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Cisim, NACA 0012 profil kesitine sahip eksenel simetrik bir numune olup 3D yazıcı kullanılarak üretilmiştir. Deneyler, viskoz akış bölgesinde 0,37-8,00 Reynolds sayısı aralığında gerçekleştirilmiştir. Ölçümler, gliserin tankı içinde serbest düşmeye bırakılan cisim üzerinden alınmıştır. Sayısal çalışmalar numunenin gliserin havuzu içinde serbest düşme hareketi yaptığı limit hız akış koşulları için ticari bir CFD kodu kullanılarak gerçekleştirilen hesaplamalardan oluşmaktadır. Deneysel ve sayısal hesaplama çalışmaları ile elde edilen sürükleme katsayıları karşılaştırılmış, Reynolds sayısının Re~0,37 değeri için sürükleme katsayısının Cd~215 mertebelerine ulaştığı Reynolds sayısının Re~8,00 değeri için ise Cd~11 mertebelerine düştüğü belirlenmiştir. Deney şartlarında minimum ve maksimum sürükleme kuvvetleri sırasıyla 0,01 N ve 0,33 N olarak elde edilmiştir. Tasarımı yapılan deney düzeneği, verilen mertebelerdeki ufak sürükleme kuvveti değerlerini düşük maliyetle ölçebilme kabiliyetine sahiptir. Sayısal analizler, deney koşullarında basınç kaynaklı sürükleme kuvvetinin toplam sürükleme kuvvetine oranının Reynolds sayısı artışına bağlı olarak %3 mertebelerinden %2 mertebelerine gerilediğini göstermiştir. Basınç kaynaklı sürükleme kuvvetinin bu denli düşük oranlarda kalması sadece viskoz kaynaklı sürükleme kuvveti ile cisme etkiyen total sürükleme kuvvetinin temsil edilebileceğini göstermiştir.

Anahtar Kelimeler

Sayısal Analiz, Deneysel Analiz, Sürükleme Katsayısı, Akışkanlar Mekaniği, Hidrodinamik

Destekleyen Kurum

KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ BAP BİRİMİ

Proje Numarası

KOU/BAP/2019/029-00

Teşekkür

Yazarlar, bu projeye maddi destek sağlayan Kocaeli Üniversitesi Araştırma Fonu'na (KOU/BAP/2019/029-00) teşekkür ederler.

Kaynakça

• [1] Çengel, Y. A., Cimbala, J. M., & Engin, T., 2008. Akışkanlar mekaniği: temelleri ve uygulamaları. Güven Kitabevi.
• [2] Sadraey, M., Müller, D., 2009. Drag force and drag coefficient. M. Sadraey, Aircraft Performance Analysis. VDM Verlag Dr. Müller.
• [3] Yow, H. N., Pitt, M. J., Salman, A. D., 2005. Drag correlations for particles of regular shape. Advanced Powder Technology, 16(4), 363-372.
• [4] Goossens, W. R., 2019. Review of the empirical correlations for the drag coefficient of rigid spheres. Powder Technology, 352, 350-359.
• [5] Alam, M. M., Zhou, Y., 2008. Alternative drag coefficient in the wake of an isolated bluff body. Physical Review E, 78(3), 036320.
• [6] Sooraj, P., Agrawal, A., Sharma, A., 2018. Measurement of drag coefficient for an elliptical cylinder. J. Energy Environ. Sustainability, 5, 1-7.
• [7] Sivaraj, G., Parammasivam, K. M., Suganya, G., 2018. Reduction of aerodynamic drag force for reducing fuel consumption in road vehicle using basebleed. Journal of Applied Fluid Mechanics, 11(6), 1489-1495.
• [8] Ahmadzadehtalatapeh, M., Mousavi, M., 2015. A review on the drag reduction methods of the ship hulls for improving the hydrodynamic performance. International Journal of Maritime Technology, 4, 51-64.
• [9] Homsy, , GM, Koseff, , J, Robertson, , C, Aref, , H, Thoroddsen, , S, Breuer, , K, Hochgreb, , S, Munson, , B, Powell, , K, & Balsa, , TF., 2001. Multi-Media Fluid Mechanics. Applied Mechanics Reviews, 54(4), B69–B71.
• [10] Panda, J. P., Mitra, A., Warrior, H. V., 2021. A review on the hydrodynamic characteristics of autonomous underwater vehicles. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part M: Journal of Engineering for the Maritime Environment, 235(1), 15-29.
• [11] Blanco, M., & Wilson, P. A., 2012. A review of external hydrodynamics with experimental data assessment for low-speed ocean flows. Journal of Fluids Engineering, Transactions of the ASME, 134(3).
• [12] Kibar, A., Karabay, H., Yiğit, K. S., Ucar, I. O., Erbil, H. Y., 2010. Experimental investigation of inclined liquid water jet flow onto vertically located superhydrophobic surfaces. Experiments in fluids, 49, 1135-1145.
• [13] Abbott, I. H., Von Doenhoff, A. E., Stivers Jr, L., 1945. Summary of airfoil data. No. NACA-TR-824 .
• [14] Blevins, R. D., 1984. Applied fluid dynamics handbook. New York.
• [15] Stokes, G. G., 2009. On the Effect of the Internal Friction of Fluids on the Motion of Pendulums. Mathematical and Physical Papers, 1–10.
• [16] Kline, S.J. & McClintock, F.A., 1953. Describing uncertainties in single-sample experiments. Mechanical engineering, 75(1), 3–8.