The effect of various-height plates on flow characteristics behind a cylinder

Değişik yükseklikteki plakaların silindir arkasındaki akış yapısına etkisi

Abstract

In this study, the effect of splitter plates having various height and lengths on the control of vortex shedding behind a circular cylinder placed in shallow water layer was investigated experimentally using Particle Image Velocimetry Technique (PIV). The cylinder having outer diameter of 50mm was used for all experiments. The plate thickness was chosen constant as 4mm. On the other hand, the length of the plate was ranged from 25mm to 100mm with 25mm increments. The heights of plate were 6.25mm, 12.5mm and 18.75mm. The gap between the base of cylinder and the leading edge of the splitter plate was ranged from 0 to 100mm with 12.5mm increments. All experiments were carried out in shallow water having 25mm height. Particle Image Velocimetry (PIV) technique was used to measure instantaneous velocity vector field in the wake region at Reynolds number based on cylinder diameter Re=6300. Time-averaged velocity vector field, corresponding vorticity contours, streamline topology and turbulent statistics were obtained by 300 instantaneous images. Increasing splitter plate height controls the vortex shedding better. Moreover, the distance between the base of the cylinder and the leading edge of the splitter plate affects the control of vortex formation.

Özet

Bu çalışmada, sığ suda silindir ölü akış bölgesinde oluşan daimi olmayan Karman girdap yapısı, silindir arkasına değişik uzunluk, yükseklik ve pozisyonlarda yerleştirilen plakalar yardımıyla kontrol altına alınmaya çalışılmıştır. Deneyler, su derinliğinin 25mm yüksekliğinde gerçekleştirilmiş olup deneylerde kullanılan silindirin çapı (G) 50mm’dir. Kalınlığı 4mm olan akrilik malzemeden imal edilmiş olan plakaların boyları (L) 25 ile 100mm arasında 25mm’lik artımlarla değiştirilmiştir. Yükseklikleri ise (h) 6.25mm, 12.5mm ve 18.75mm’dir. Silindir ve plaka arasındaki mesafe (G) ise 0 ile 100mm arasında 12.5mm artımlarla değiştirilmiştir. Deneyler su hızının 130mm/s (silindir çapına bağlı Reynolds sayısı, Re=6300) olduğu durum için Parçacık Görüntülemeli Hız Ölçüm Tekniği kullanılarak yapılmıştır. Ortalama hız vektörleri, girdap değerleri, akım çizgisi ve türbülans istatistikleri 300 anlık hız alanından elde edilmiştir. Plaka yüksekliği arttıkça akış yapısı daha etkin bir şekilde kontrol altına alınmaktadır. Ayrıca, plaka ile silindir arasındaki mesafenin girdap oluşumunda önemli bir parametre olduğu da belirlenmiştir.