Üç Boyutlu Arka Plan Konumlandırılmış Yoğunluk Farkı (Schlieren) Yöntemi ile Akış Yapılarının İncelenmesi ve Parçacık Görüntülemeli Hız Ölçümü ile Doğrulanması

Investigation of Flow Structures by Three Dimensional Background Oriented Schlieren Method and Validation with Particle Image Velocimetry

Özet

Arka plan konumlandırılmış yoğunluk farkı yöntemi, akışkanın içerdiği yoğunluk farklarının kırılma indisine etkisinden faydalanarak akışın görüntülenmesini sağlayan ve güncel olarak gelişmekte olan bir akış inceleme yöntemidir. Bu yöntemin zayıf noktası sadece iki boyutlu akış yapılarının görüntülenmesi ve üç boyutlu akış yapılarının incelenememesidir.Mevcut çalışmada; arka plan konumlandırılmış yoğunluk farkı yöntemi, üç boyutlu olarak geliştirilmiş ve yöntemin temel prensipleri sunulmuştur. Geliştirilen yöntemin uygulama esasları sıcak jet akış üzerinde gösterilmiştir. Ayrıca “Üç Boyutlu Arka Plan Konumlandırılmış Yoğunluk Farkı” yönteminden elde edilen hacimsel akış yapısı, literatürde akış alanlarının bütünsel incelemesinde kabul gören parçacık görüntülemeli hız ölçümü (PGHÖ) yöntemiyle elde edilen üç bileşenli hacimsel ortalama akış yapısı ile karşılaştırılmıştır. Sonuçların uyumlu olduğu görülmüştür.Yapılan çalışmanın sonucunda, “Üç Boyutlu Arka Plan Konumlandırılmış Yoğunluk Farkı” yöntemi, yoğunluk farkı içeren akışların incelenmesinde kullanılabilecek etkili ve ekonomik bir yöntem olarak sunulmuştur.

Abstract

The background-oriented schlieren method is a current developing method of flow analysis that allows the flow to be viewed using the refractive index effect of the density differences contained in the fluid. The weak point of the BOS method is that only two-dimensional flow structures can be viewed and three-dimensional flow structures can not be investigated. In the present study, a three-dimensional version of the background-oriented schlieren method was developed and the basic principles of the method are presented. The application guidelines of the developed method are shown on the hot rectangular jet stream. Furthermore, the volumetric flow structure obtained from the “Three Dimensional Background-Oriented Schlieren” method is compared with the three component volumetric average flow structure obtained by the Particle Image Velocimetry (PIV) method which is accepted in the literature for investigating whole flow fields. The results were found to be coherent. As a result of the study, the “Three Dimensional Background-Oriented Schlieren” method is presented as an efficient and economical method that can be used to study density difference flow.