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

Abstract

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.