Çapraz akış içerisinde sıcak jet akışının sayısal ve deneysel incelenmesi

Abstract

Çapraz akıştaki jet (JICF- Jet in Cross Flow), çeşitli uygulamalarla ilgili temel bir akış alanı problemidir.Çapraz akıştaki jet çalışmaları, duman bacalarından ve günümüzde de volkanlardan çıkan duman bulutunun dağılmasıyla ilgili olarak yapılmıştır. Hem yer seviyesinde hem de rüzgar altı bölgesinde dumanın dağılımı önemlidir. Bu, duman konsantrasyonunun öncelikli olduğu bir kirlilik problemidir.İkinci bir çalışma, şehirlerin, fabrikaların sıvı atıklarının deniz, göl, nehir gibi ortamlara atılması esnasındaki dağılımı ile ilgili olmuştur. Bu, çevresel kirliliği azaltma eğilimiyle ilgili bir çalışmadır. Araştırmanın vurgu noktası jetin dağılımıdır. Amaç, kirletilen bölge ve kirleten konsantrasyonlarını belirlemektir.Jet motoru yakıcılarında, türbinlerde ve diğer uygulamalarda sıcak gaz akımları, soğuk gaz jetleri enjekte edilerek soğutulabilinmektedir. Yakıt enjeksiyonu da bir diğer ilgi alanıdır. Her iki uygulamada da düzgün karıştırılma arzu edildiğinden, iki akışın karışmasının ve jetin nüfuz etmesinin incelenmesi gereklidir.Tepki kontrol jetleri, jet basınç oranının çok büyük olma eğilimi gösterdiği füze ve roketlerde kullanılmaktadır. Ses hızındaki, tamamen genişletilmiş olan jetle karşılaştırıldığında, genellikle, jetin yaratmış olduğu etkiyi artıran, yeteri kadar genişletilmemiş olan duman bulutu vardır. Bütün bu kontrol uygulamalarındaki öncelikli ilgi alanı, jetin yaratmış olduğu havanın itkisi ve bunların net kontrol momenti üzerine etkileridir.Bu çalışmada çeşitli endüstriyel ve mühendislik uygulamalarında görülen çapraz akış içerisindeki sıcak jet akışlarının yapısı incelenmiş, hız dağılımları deneysel ve sayısal olarak elde edilip karşılaştırılması yapılmıştır.Çalışma kapsamında, yapılan deneysel faaliyetler Hava Harp Okulu Dekanlığı Aerodinamik Laboratuarında gerçekleştirilmiştir. Ölçümlerde rüzgar tüneli, lazer hız ölçer, K-tip ısıl çift, dijital termometre, fan, frekans konvertörü, ve ısıtıcı kullanılmıştır.Deneylerde 20 mm çapında silindirik jet kullanılmıştır. Deneyler ana akım hızı ve jet hızı sabit tutulup sadece jet sıcaklığı değiştirilerek gerçekleştirilmiştir. Bilgisayar teknolojisindeki ve hesaplamalı akışkanlar dinamiği yazılımlarının günümüzde ulaştığı başarılı nokta da dikkate alınarak, çalışmanın teorik altyapısını da doğrulayan bir sayısal modelleme oluşturulmuştur.