Bu analiz çalışmasında dış akış analizini sürükleme kuvveti ve Reynolds sayısının farklı geometrik konfigürasyonlara nasıl uygulanacağını da öğreneceğiz. Bir silindir üzerindeki akışı simüle edeceğiz ve girdapların zamanla silindirden nasıl dağıldığını gözlemleyeceğiz. Makale 3 Seri yazı olarak yayınlamıştır. Makalenin sonunda yer alan linke tıklayarak diğer makaleye geçebilirsiniz. Hazırsanız başlayalım. 🙂
Reynolds Sayısı
Reynold sayısı akışkan hızı, viskozite ve akışkanın dolaştığı nesnenin boyutuna bağlı olarak değişmektedir. Bir borudaki akış için, Reynolds sayısı 2000 ve altı laminer akışı gösterirken, 4000 veya üzeri Reynolds sayısı türbülanslı akışı gösterir. Bu, herhangi bir boyuttaki boru ve herhangi bir sıvı için geçerlidir.
Reynolds sayısı, farklı geometrik konfigürasyonlar için de geçerlidir. Örneğin Reynolds sayısı, bir plaka üzerinde, bir küre üzerinde, dikdörtgen kanallarda veya bir silindirik profil üzerinde akış için hesaplanabilir.
Bir silindir üzerinde Reynolds sayısının karakteristik uzunluğu silindirin çapıdır.
Düşük Reynolds sayılarında akış, girdap veya bozulma olmaksızın silindirin etrafında sorunsuz bir şekilde hareket eder.
Reynolds sayısı arttıkça silindirin arka ucunda girdaplar oluşmaya başlar. Daha yüksek Reynolds sayılarında akış daha çalkantılı hale gelir ve girdaplar ortadan kalkar.
Bu analiz çalışmasında, Reynolds sayısının 60 ile 200.000 arasında olduğu girdap atma durumunu inceleyeceğiz.
Akış analizde akışkan parça üzerinde geçerken bir sürtünme kuvveti meydana gelmektedir. Meydana gelen sürtünme kuvvetini aşağıdaki formülle hesaplayabiliriz.
Cd: Yüzey sürtünme katsayısı
Bir nesnenin şekli ve akışın Reynolds sayısı, sürükleme kuvvetini büyük ölçüde etkiler. Analizimizde, yeniden sıralanan sürükleme kuvveti denklemini kullanarak ölçülen sürükleme kuvvetine göre sürükleme katsayısını hesaplayacağız.
Akışlar genellikle sabit durum veya geçici olarak kategorize edilir. Kararlı durum akışı, koşullarında zamanla değişmediği bir akış türüdür. Bir musluğu açtığımızda nozulden geçen akış değişmeyecektir. Bu, akış debisi iki dakika sonra tekrar ölçtüğümüzde aynı akış debisini elde edebileceğiniz anlamına gelir.
Öte yandan, geçici akış zamanla değişir. Örneğin, sakin bir günde dışarıda olduğunuzu hayal edin. Rüzgar yok. Birdenbire, saatte beş mil hızla rüzgar birdenbire esiyor. Bu akış zamana bağlıdır çünkü zamanın bir noktasında rüzgar hızı sıfırdır ve zamanın başka bir noktasında rüzgar hızı saatte beş mildir.
Bir dahili Analizde, hesaplama alanının boyutu, modelin geometrisi tarafından belirlenir.
Dış analizle sıvı, geometri üzerinde hareket eder. Geometri etrafındaki akışkan bölgenin boyutunu ve şeklini belirlemek bize kalmıştır. Bu bölge hesaplama alanı olarak bilinir.
Hesaplama alanının boyutu çok önemlidir çünkü hesaplama alanı çok küçük ise kritik olan akış bölgelerini gözden kaçırabiliriz. Ancak, hesaplama alanı çok büyükse, hesaplama süresi çok uzun olabilir.
Girdapları daha iyi anlamak için bir silindir üzerindeki akışı simüle edeceğiz. Reynolds sayısı 60 ile 200.000 arasında olduğunda girdap atma meydana gelir. Analizimizde Reynolds sayısı 140 olarak belirleyeceğiz.
Reynolds sayısının hesabı için , nesnenin boyutu, akışkanın özellikleri ve akışkanın hızı arasındaki ilişkidir. Reynolds sayısı için çözmemiz gereken şey sıvının hızıdır.
Bu, hızı bulmak için Reynolds sayısı denklemini yeniden düzenlememizi gerektirir. SOLIDWORKS Flow‘da girdi olarak basit denklemler girilebilir. Bizim durumumuzda girdiyi bir denklem olarak gireceğiz.
Analize Başlayalım
Analiz çalışmasında akışın arka ucundan dağılan girdapları ve silindir üzerindeki sürükleme katsayısını bulmayı istiyoruz. Bunu, zamana bağlı bir analiz yaparak ve 80 saniyenin üzerinde gelişen akışı simüle ederek başaracağız.
Artık Solidworks Flow Simulation ‘a geçebiliriz 🙂 Makalenin devamı için lütfen tıklayınız.
