Research Information System
Journal Of The Faculty Of Engineering And Architecture Of Gazi University, vol.36, no.2, pp.1145-1158, 2021 (Journal Indexed in SCI Expanded)
In the present study, the
effects of the square, circular and equilateral triangular cross-sectional obstacles placed on a
backward-facing step on the flow-field were investigated numerically. Assumed to be fully turbulent, three-dimensional, steady and incompressible
flow was solved by modified k-omega turbulence model. Obtained results were exhibited in terms of non-dimensional friction and
non-dimensional pressure coefficients in addition to non-dimensional
reattachment length. Apart from the geometric shapes of the obstacles, the
influence of their heights (h) on the relevant parameters were presented for
H/h=0.125, 0.25, 0.5 and 1 by dimensionalizing with the step height (H). Results obtained for the backward-facing step without any
obstacles were compared with the experimental data of Driver and Seegmiller,
1985 to show the accuracy of the model. It was shown that in comparison with
the step without the obstacles, not only the existence of the obstacles
but their cross-sectional shapes also affect friction and pressure coefficients
and the reattachment length. Regardless of the cross-sectional geometry of the
obstacles, it was detected that the existence of the obstacles increases the
length of the recirculation, however, the longest regions were obtained when an equilateral triangular cross-sectional one was used. It was revealed that the effect of the height of the obstacle on the
detached flow region is quite low for H/h=0.25.
Bu çalışmada, bir ters-basamak üzerine konumlandırılmış kare, daire ve eşkenar üçgen kesitli prizmatik
engellerin akım alanı üzerindeki etkileri sayısal olarak incelenmiştir. Türbülanslı, üç-boyutlu, daimi ve
sıkıştırılamaz olarak kabul edilen akış, modifiye k-omega türbülans modeli kullanılarak çözülmüştür. Elde
edilen sonuçlar, boyutsuz sürtünme ve boyutsuz basınç katsayıları ile boyutsuz ayrılmış akış bölgesi
cinsinden sunulmuşlardır. Çalışmada engellerin geometrik şekillerinin dışında, yüksekliklerinin (h) ilgili
değişkenler üzerindeki etkileri basamak yüksekliği (H) ile boyutsuzlaştırılarak H/h=0,125; 0,25; 0,5 ve 1 için
sunulmuştur. Üzerinde engel bulunmayan ters-basamak için elde edilen sayısal sonuçlar, Driver and
Seegmiller, 1985`in deneysel verileri ile karşılaştırılarak sayısal modelin doğruluğu gösterilmiştir. Üzerinde
engel olmayan ters-basamak üzerindeki akış göz önüne alındığında, sadece engellerin varlıklarının değil,
aynı zamanda kesit şekillerinin de sürtünme katsayısı, basınç katsayısı ve boyutsuz ayrılmış akış bölgesi
uzunluğu üzerinde etkilerinin olduğu görülmüştür. Ters-basamak üzerine konulmuş engellerin kesit
geometrisi fark etmeksizin herhangi bir engelin varlığının, ayrılmış akış bölgesi uzunluğunu artırdığı, ancak
en uzun bölgeye, eşkenar üçgen kesitli prizma kullanıldığında ulaşıldığı saptanmıştır. Engel yüksekliğinin
ayrılmış akış bölgesi üzerindeki etkisinin H/h=0,25 ten sonra oldukça düşük olduğu belirlenmiştir.