Serbest yüzey ve bir küre art izi arasındaki etkileşimlerin araştırılması

Özet

Bu çalışma, küre çapına göre tarif edilen Reynolds sayısının 2,5x103 ve 1x104 aralığında farklı daldırma yükseklikleri için açık bir su kanalında serbest su yüzeyi ve kürenin art izi bölgesi arasındaki akış yapısı etkileşimini sunmaktadır. Anlık ve zaman ortalaması alınmış hız alanı, akım çizgisi topolojisi, girdaplar ve hız konturları gibi akış modellerini göstermek için Parçacık Görüntülemeli Hız ölçme (PIV) ve boya görselleştirme teknikleri uygulanmıştır. Küre, serbest yüzeye kısmen daldırılma konumundan serbest yüzeyden iki küre çapı kadar aşağı doğru çeşitli daldırma konumlarına 0,25£ h/D £3,0 aralığında sabitlenmiştir. Daldırma oranı, küre alt kolunun serbest yüzey ile olan mesafesinin küre çapına oranı olarak tanımlanmıştır. Kürenin yerleştirildiği konumlara bağlı olarak, art izi bölgesinin özellikleri üç farklı akış olayı sergilemiştir. Bunlar; daldırma oranı 0,25£ h/D £1,0 aralığı için üniform akış bölgesi ve serbest yüzey arasındaki kısıtlı bir art izi bölgesi, daldırma oranı 1,25£ h/D £2,0 aralığı için serbest yüzey etkisinden dolayı simetrik olmayan akış modelleri ve daldırma oranı 2,5£ h/D £3,0 aralığı için simetrik akış yapıları olarak sınıflandırılmıştır. Akış fiziği açısından bahsedilen akış yapıları için daha detaylı sonuçlar karşılaştırılmalı olarak sunulmuş ve yorumlanmıştır.