Kanat Profili-Silindir Konfigürasyonunun aerodinamik ve aeroakustik performansının sayısal analizi

Abstract

Fanlar, rüzgâr ve su türbinleri gibi birçok akım makinesinde ve uçak gövdesi bileşenlerindeakışınfiziğinin ve akustik performansının anlaşılmasında,kanat profili-silindir konfigürasyonlarının akış performansındanyararlanılmaktadır. Silindirin arkasında meydana gelen kayma tabakası ayrılmaları ve Von Karman girdapları, kanat girişinde parçalanmakta ve birçok küçük yapılar meydana getirmektedir. Ortaya çıkan akış-katı yüzey etkileşimine bağlı olarak gürültü ve titreşim meydana gelmektedir. Akım makinelerinde geniş bant gürültüsünün en önemli sebebi,türbülanslı akış ve stator kanat giriş ucu etkileşimidir. Bundan dolayı akım makineleri gürültüsünün analizi için, kanat profili-silindir konfigürasyonu modellemesi yapılır. Bu çalışmada, kanat profili dairesel silindirin iz bölgesine yerleştirilerek sayısal simülasyonlar yapılmıştır. Simülasyonlar için Large Eddy Simulation (LES) metodu kullanılmıştır. Sayısal sonuçlar literatürdeki deneysel çalışmalar ile karşılaştırılarak sonuçlar doğrulandıktan sonra, farklı çaplardaki silindirler için simülasyonlar yapılarak, silindir çapının girdap oluşum bölgesi, akış birleşme noktası, akış ayrılma noktası, basınç dağılımı ve ses basınç seviyesi üzerindeki etkileri incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar,Strouhal sayısındaki artış ile ses basınç seviyelerinin yükseldiğinigöstermiştir

Flow performance of the rod-airfoil configurations is taken into consideration in order to understand the flow physics and acoustic performance of turbomachines, such as fans, wind and water turbines. Shear layer and Von-Karman vortex structures break apart at the leading edge of the airfoil and small vortices are generated through the airfoil. Due to the flow-solid surface interaction, noise and vibration arise. As the main reason of the broadband noise in the turbomachines is also incoming turbulent and stator interaction, rod-airfoil configurations can model turbomachines perfectly. In this study airfoil is placed in the wake region of the cylinder and the obtained results are compared with the experimental results from the literature. It wasshown that, the developed numerical methodand Computational Aeroacoustics Analysis (CAA)methodology compare well with themeasurements obtained in an accompanying experiment.After validating,theresults obtained with the developed numerical methodology, the cylinder diameter effectson vortex zones, separationpoint, reattachmentpoint and sound pressurelevel is investigated. It was observed that with theincrease in the Strouhal number,the Sound Pressure Level (SPL)levels of the configurationrises.