Numerical Investigation of Three-Dimensional Fluid Flow and Heat Transfer from Finite Circular Cylinders in Tandem Arrangement

Bu çalışmada, eş uzunluktaki sonlu dairesel silindirlerin üç boyutlu akış ve ısı transferi karakteristikleri sayısal olarak incelenmiştir. Çapı D ve boy/en oranı (AR=3) olan iki sonlu silindir, zemin düzlemine dik olarak yerleştirilmiş ve Re = 20.000 değerine karşılık gelen düzgün bir dış akışa maruz bırakılmıştır. Silindirler arası merkezden merkeze mesafe S/D = 1, 2 ve 4 olacak şekilde değiştirilmiştir. Denklemler, SST k–ω türbülans modeli kullanılarak çözülmüştür. İlk olarak, literatürde mevcut deneysel verilerle karşılaştırma yapılarak en uygun türbülans modeli ve ağ yapısı belirlemek amacıyla tek bir sonlu silindir için doğrulama çalışması gerçekleştirilmiştir. Ardından, ard arda dizilimdeki iki silindir için akış ve ısı transferi davranışları analiz edilmiştir. Akış alanındaki temel türbülans yapıları, akış karakteristikleri ve yüzey basınç dağılımları tablo ve grafikler halinde sunulmuştur. Isıl performans, her bir silindir üzerindeki yerel ve ortalama Nusselt sayısı dağılımları üzerinden değerlendirilmiştir. Sonuçlar, S/D = 1 durumunda düzensiz girdap ayrılmaları nedeniyle Kármán girdap caddesinin oluşmadığını, buna karşın S/D = 4 durumunda kararlı ve periyodik bir uyanım yapısının geliştiğini göstermiştir. Isı transferi açısından, en yüksek ısı transfer performansı yukarı akıştaki silindir için S/D = 1 durumunda, aşağı akıştaki silindir için ise S/D = 4 durumunda elde edilmiştir.