Görüntüleme
18
Yakınsak konik tipi nozulları günlük hayattan roket bilimine kadar her yerde görmek mümkündür. Püskürtme için hava üfleme tabancaları, sıkıştırma için buhar türbinleri, itme üretimi için roketler ve irtifa kontrolü için uydular gibi birçok uygulamada tahrik sisteminin ana parçası olarak kullanılırlar. Bu çalışma, genellikle hava üflemeli tabancalarda kullanılan eksenel simetrik yakınsak-konik nozullara odaklanmaktadır. Literatürde, yakınsak-konik nozüller ile ilgili çalışmaların çoğu, Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (CFD) simülasyonları ile sıkıştırılabilir akış üzerindeki yarım-konik açı etkilerini araştırmaktadır. Literatürde, aynı yarım açıya sahip bir nozül için giriş ve çıkış çapı değişiminin etkilerini birden fazla yaklaşımı karşılaştırarak inceleyen bir çalışmaya rastlanmamıştır. Bu nedenle, bu çalışmanın amacı, aynı koni-yarım açısına sahip yakınsak-konik nozüllerin farklı giriş ve çıkış çapları için itme ve hacimsel akış hızındaki değişiklikleri araştırmak ve teorik, sayısal ve deneysel sonuçları karşılaştırmaktır. Bu çalışmada, yakınsak konik nozullerin teorik olarak incelenmesi için yarı-tek boyutlu Euler denklemleri tanımlanmıştır. Ancak bu yaklaşımda viskoz kayıplar gibi birçok önemli özellik ihmal edilmektedir. Aslında, nozul akışları, sıkıştırılabilir etkilerden dolayı şok dalgaları, türbülans ve sınır tabakaları gibi oldukça karmaşık özelliklere sahiptir. Bu nedenle, bu çalışmada nozulun sayısal olarak incelenmesi için Ansys Fluent ile Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (CFD) simülasyonları yapılmıştır. CFD simülasyonları, yakınsak konik tip nozul akışlarının daha iyi anlaşılmasını ve görselleştirilmesini sağlar. Üçüncü bir yaklaşım için, itme ve hacimsel akış hızı ölçümleri ile deneysel araştırma yapılmıştır. Teorik ve sayısal sonuçlar deneysel sonuçlarla karşılaştırılmış ve deneysel sonuca en yakın olanı bulmak için benzerlik oranları tanımlanmıştır.
It is possible to see convergent conical type nozzles everywhere, from daily life to rocket science. They are utilized as the main part of the propulsion system in many applications such as air blow guns for spraying, steam turbines for compression, rockets for thrust generation, satellites for altitude control and so on. Although the convergent conical nozzle is a well-known nozzle, there are few studies on the effects of geometric changes by comparing more than one approach together. Therefore, this study investigates thrust and volumetric flow rate for different inlet and exit diameters of the convergent conical nozzles theoretically, numerically and experimentally. In this study, the quasi-one-dimensional Euler equations are defined for the theoretical investigation of convergent conical nozzles. However, in this approach, many important features such as viscous losses are neglected. In fact, nozzle flows have highly complex features including shock waves, turbulence, and boundary layers due to compressible effects. Thus, Computational Fluid Dynamic (CFD) simulations are performed with ANSYS Fluent for numerical investigation of the nozzle in this study. CFD simulations provide a better understanding and illustration of convergent conical type nozzle flows. For a third approach, the experimental investigation is conducted for thrust and volumetric flow rate measurements. Theoretical and numerical results are compared with the experimental results and similarity ratios are defined to find the closest to the experimental results.
Alan : Mühendislik; Fen Bilimleri ve Matematik
Dergi Türü : Ulusal
Makale Detay 
Benzer Makaleler
PDF Görüntüle
Dergi Bilgisi
Eseri Dinleyin
Alıntı Yap
Bu Sayfayı Yazdırın
Paylaş
Mendeley
