SESÜSTÜ AKIŞ ELDE EDİLEBİLEN BİR LÜLENİN TASARIMI VE NÜMERİK OLARAK İNCELENMESİ

Abstract

Bu çalışmada, ses üstü akış elde etmek için farklı yakınsak – ıraksak lülelerdeki akış sayısal olarak incelenmiş ve optimum lüle geometrisi tasarımı için gerekli lüle profilini oluşturan parametreler tespit edilmiştir. Sayısal çalışma için ANSYS CFX paket programı kullanılmıştır. Çalışma akışkanı olarak hava kullanılmıştır (Pr = 0.718). Çalışmada bir adet lüle profili için üç farklı geometri oluşturulmuştur. Lüle geometrileri olarak a) dairesel kesitli yakınsak – ıraksak lüle, b) kare kesitli yakınsak – ıraksak lüle c) yakınsak kısmı dairesel – ıraksak kısmı kare kesitli lüle (karma lüle) alınmış ve akış analizleri yapılmıştır. Sonuçların doğruluğunu mukayese etmek için literatürde benzer bir çalışma örnek alınmış, aynı parametreler kullanılarak hem analitik hem de sayısal olarak karşılaştırılmış ve sonuçların uyum içinde olduğu tespit edilmiştir. Çözümün ağ yapısından bağımsız olduğunu göstermek için üç farklı ağ yapısı kullanılarak uygun ağ yapısı seçilmiştir. Ayrıca iki farklı türbülans modeli denenmiş SST modeli uygun olduğu tespit edilmişti. Çalışma boyunca giriş basıncı 7 bar çıkış basıncı atmosfer basıncı (1 bar) alınmıştır. Elde edilen sonuçlar hız, basınç, yoğunluk, Mach sayısı, sıcaklık parametrelerine bağlı olarak grafiklerle sunulmuştur. Sonuçlar değerlendirilmiş ve karma lülenin daha optimum olduğu tespit edilmiştir.

In this study, in order to obtain supersonic flow in different converging-diverging nozzles a numerical study was conducted to find parameters which form necessary nozzle profiles. ANSYS CFX software package program was used for the numerical study. Air was chosen as a working fluid (Pr = 0.718). Taking nozzle geometries as a) circular cross-section converging-diverging nozzle, b) quadratic cross-section converging-diverging nozzle, c) converging part with circular cross-section and diverging part with quadratic cross-section nozzle (mixed nozzle), flow analyses were carried out. In order to verify the results, a similar study from the literature was taken into account and same parameters were used. Both analytical and numerical results obtained were compared with literature and a good agreement was found. In order to show grid-free solution, three type of grids were used and a suitable one was chosen. Further, two turbulence model was tried and the best solutions were obtained by SST model. Throughout the study, at the inlet pressure was 7 bar in the outlet atmospheric pressure (1 bar) was accepted. The results obtained were presented graphically in terms of parameters such as velocity, pressure, density, Mach number and temperature. The results were evaluated and mixed nozzle was found as an optimum nozzle.