Yıl: 2016 Cilt: 31 Sayı: 4 Sayfa Aralığı: 833 - 838 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 29-07-2022

Girdap vanesinden geçen akışın PIV yöntemi ile incelenmesi

Öz:
Kararlı bir girdap yardımı ile alev stabilizasyonu birçok yanma sisteminde özellikle de gaz türbin motorların yanma odalarında sıklıkla kullanılan bir yöntemdir. Bu tür akışlar aynı zamanda kimyasal proseslerde ısı ve kütle transferini artırmak amaçlı da kullanılırlar. İstenilen girdap yapısını oluşturmak üzere akış bir girdap vanesinden geçirilerek, akışa teğet yönde de bir hız bileşeni kazandırılır. Bu çalışmada girdap sayısı 0,74 olacak şekilde tasarlanmış eksenel bir girdap vanesinden geçen soğuk akışın ani bir genişleme düzlemine ulaştıktan sonra oluşturduğu akış yapısı parçacık görüntülemeli hız ölçümü tekniği ile incelenmektedir. Akış içerisinde ters akışlardan ve incelenen akışın doğasından kaynaklı diğer bir takım sebeplerden ötürü parçacık yoğunluğu bölgeden bölgeye önemli miktarda değişmekte ve sinyal gürültü oranı zayıf olmaktadır. Bu sebeple hız vektörleri hesaplanırken her bir sorgulama penceresinde korelasyon fonksiyonun ardışık görüntülerdeki ortalaması alınmış, vektör bu ortalama korelasyonun tepe noktası kullanılarak hesaplanmıştır. Ölçümler sonucunda alev tutucu merkez cismin hemen üzerinde kararlı bir ana yeniden dolaşım bölgesinin oluştuğu gözlenmiştir. Bunun yanı sıra jet akışının her iki tarafında da ani genişlemeden kaynaklı zayıf ikincil yeniden dolaşım bölgeleri oluşmaktadır. Bu yapılar sayesinde tepkimeli akışta alevin genişleme düzlemi üzerinde kararlı şekilde tutunabileceği sonucuna varılması mümkündür.
Anahtar Kelime:

Investigation of flow past a swirl vane with the PIV technique

Öz:
Flame stabilization with the help of a stable vortex is used in many combustion systems and especilly in gas turbine combustors. Such flows are also used in chemical processes in order to enhance heat and mass transfer. In order to establish the desired swirl pattern flow is passed through a swirl vane providing it with tangential momentum. In this study, flow past a swirl vane designed such that its siwrl number would be adjusted to 0.74, and reaching to a sudden expansion is examined with the particle image velocimetry technique. Seed particle density within the flow changes considerably from one region to another within the flow due tor everse flows and other complexities of the flow under investigation resulting in poor signal to noise ratio. For this reason, when calculating the velocity vectors average cross correlation is taken and mean vectors are computed from the peak point of this averaged cross correlation. As a consequence of measurements a stable re-circulation zone is observed just downstream of the flame holder center body. Moreover secondary weak re-circulation zones are observed either side of the jet flow due to sudden expansion. Due to these flow stuructures in can be concluded that the flame may be held in a stable manner for the reacting flow case.
Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
  • Mak H., Balabani S., Near Field Characteristics of Swirling Flowpast a Sudden Expansion, Chemical Engineering Science, 62, 6726 - 6746, 2007.
  • Yasir M. Al-Abdeli, Assaad R. Masri, Recirculation and Flowfield Regimes of Unconfined Non-Reacting Swirling Flows, Experimental Thermal and Fluid Science, 27, 655-665, 2003.
  • Raj R.T.K., Ganesan V., Study on the Effect of Various Parameters on Flow Development Behind Vane Swirlers, International Journal of Thermal Sciences, 47, 1204-1225, 2008.
  • Ganesan V., Recirculation and Turbulence Studies in an Isothermal Model of a Gas Turbine Combustor Chamber, Doktora Tezi, Indian Institute of Technology-Madras, India, 1974.
  • Huang R.F., Tsai F.C., Observations of Swirling Flows Behind Circular Disks, AIAA Journal, 39, 1106-1112, 2001.
  • Eldrainy Y.A., Jaafar M.N.M., Lazim T.M., Cold Flow Investigation of Primary Zone Characteristics in Combustor Utilizing Axial Air Swirler, Engineering Technology, 74, 977-983, 2010.
  • Huang Y., Yang V., Effect of Swirl on Combustion Dynamics in a Lean-Premixed Swirl-Stabilized Combustor, Proceedings of the Combustion Institute, 30,1 775-1782, 2005.
  • Liu Z., Zheng Y., Jia L., Zhang O., An Experimental Method of Examining Three-Dimensional Swirling Flows in Gas Cyclones by 2D-PIV, Chemical Engineering Journal, 133, 247-256, 2007.
  • Caldeira-Pires A., Sousa A.J., Neiva R.Q., Swirling Flow Analysis Using PIV, 19th International Congress of Mechanical Engineering, Brazil, 2007.
  • Che C.C., Tian M.C., Zhang G.M., Leng X.L., Experimental Study by PIV of Swirling Flow Induced by Trapezoid Winglets, Journal of Hydrodynamics, 25, 919-928, 2013.
  • Yadav O., Gaikwad P., Swirling Flow Visualization in a Square Section Test Duct by Particle Image Velocimetry (PIV) System, International Journal of Advanced Mechanical Engineering, 4, 175-184, 2014.
  • Coelho J.G., Neiva R.Q., Sousa A.J., Brasil Junior, A.C.P., Experimental and Numerical Study of the Swirling Flow in Conical Diffusers, Journal of Engineering Science and Technology, 9, 657-669, 2014.
  • Ingvorsen K. M., Meyer K. E., Walther J. H., Mayer S., PIV and LDA Measurements of the Swirling Flow in a Low-Speed Two-Stroke Diesel Engine, 10th European Fluid Mechanics Conference (EUROMECH), Lyngby, Danimarka, 2014.
  • Zeng W., Sjöberg M., Reuss D.L., PIV Examination of Spray-Enchanced Stabilization in a Spray Guided Stratified-Charge Direct-Injection Spark-Ignition Engine, International Journal of Engine Research, 16, 316-322, 2015.
  • Şahin Z., Experimental Investigation of the Effects of Using Gasoline-Diesel Fuel Blends on Combustion Engine Performance Parameters and NOx Emission in a Turbocharged Pre-Chamber Diesel Engine, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 30 (3), 329-338, 2015.
  • Alekseenko M.V., Bilsky Markovich D.M., Tokarev M.P., Tomographic PIV Measurements in a Swirling Jet Flow, 10th International Symposium on Particle Image Velocimetry, Delft, Netherlands, 2013. A.V., Dulin V.M.,
  • Raffel M., Willert C., Wereley S., Kompenhans J., Particle Image Velocimetry, A Practical Guide, Second Edition, Springer-Verlag, Berlin, Almanya, 2007.
  • Priestly M.B., Spectral Analysis and Time Series, 1, Academic Press Inc., New York, ABD, 1981.
  • Tuncer O., Kaynaroğlu B., Karakaya M.C., Kahraman S., Çetiner-Yıldırım O., Baytaş C., Preliminary Investigation of a Swirl Stabilized Premixed Combustor, Fuel, 115, 870-874, 2014.
APA Tuncer O, KAHRAMAN S, KAYNAROĞLU B (2016). Girdap vanesinden geçen akışın PIV yöntemi ile incelenmesi. , 833 - 838.
Chicago Tuncer Onur,KAHRAMAN Selin,KAYNAROĞLU Bertan Girdap vanesinden geçen akışın PIV yöntemi ile incelenmesi. (2016): 833 - 838.
MLA Tuncer Onur,KAHRAMAN Selin,KAYNAROĞLU Bertan Girdap vanesinden geçen akışın PIV yöntemi ile incelenmesi. , 2016, ss.833 - 838.
AMA Tuncer O,KAHRAMAN S,KAYNAROĞLU B Girdap vanesinden geçen akışın PIV yöntemi ile incelenmesi. . 2016; 833 - 838.
Vancouver Tuncer O,KAHRAMAN S,KAYNAROĞLU B Girdap vanesinden geçen akışın PIV yöntemi ile incelenmesi. . 2016; 833 - 838.
IEEE Tuncer O,KAHRAMAN S,KAYNAROĞLU B "Girdap vanesinden geçen akışın PIV yöntemi ile incelenmesi." , ss.833 - 838, 2016.
ISNAD Tuncer, Onur vd. "Girdap vanesinden geçen akışın PIV yöntemi ile incelenmesi". (2016), 833-838.
APA Tuncer O, KAHRAMAN S, KAYNAROĞLU B (2016). Girdap vanesinden geçen akışın PIV yöntemi ile incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 31(4), 833 - 838.
Chicago Tuncer Onur,KAHRAMAN Selin,KAYNAROĞLU Bertan Girdap vanesinden geçen akışın PIV yöntemi ile incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 31, no.4 (2016): 833 - 838.
MLA Tuncer Onur,KAHRAMAN Selin,KAYNAROĞLU Bertan Girdap vanesinden geçen akışın PIV yöntemi ile incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.31, no.4, 2016, ss.833 - 838.
AMA Tuncer O,KAHRAMAN S,KAYNAROĞLU B Girdap vanesinden geçen akışın PIV yöntemi ile incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2016; 31(4): 833 - 838.
Vancouver Tuncer O,KAHRAMAN S,KAYNAROĞLU B Girdap vanesinden geçen akışın PIV yöntemi ile incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2016; 31(4): 833 - 838.
IEEE Tuncer O,KAHRAMAN S,KAYNAROĞLU B "Girdap vanesinden geçen akışın PIV yöntemi ile incelenmesi." Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 31, ss.833 - 838, 2016.
ISNAD Tuncer, Onur vd. "Girdap vanesinden geçen akışın PIV yöntemi ile incelenmesi". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 31/4 (2016), 833-838.