(2002) Wakel flow with varying separatin points. PhD thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF 9766.pdf Download (5MB) | Preview

Arabic Abstract

تمت دراسة الأثر الخلفي لسريان الموائع خلف أربعة ألواح مستوية عملياً وعددياً . أحد هذه الألواح وهو اللوح الأول كان ذا شكل مستطيل بينما صممت الألواح الأخرى بحيث يكون لها حافة خلفية في الاتجاه المستعرض كي ينتج عنه سرياناً ثلاثي الأبعاد ، ولقد تمت الدراسة العملية باستخدام قياسات السلك الساخن (hot-wire) وتصوير سريان الدخان . وقد تم حساب هذه القياسات عند سرعات سريان حر مقدارها 7.5 و 10 م/ث بينما تم إجراء تصوير السريان الدخاني عند سرعة سريان حر مقدارها 2 م/ث ، ولقد بينت النتائج العملية أن معدل نمو الأثر الخلفي للسريان في وسط الاتجاه العرضي لأحد الألواح وهو اللوح رقم 4 كان مختلفاً اختلافاً ملحوظاً عن الألواح الأخرى . ويذكر أن حالة الثبات الخاصة باللوح رقم 1 قد وجدت بقيمة Wo=0.996 و o=0.501 . أما اللوحين 2 و 3 فقد أعطيا نتائج في حدود 2% من نتائج اللوح الأول ، أما اللوح الرابع فقد كانت قيمة Wo=1.099 و o=0.458 ، وتناقص معدل النمو كان نابعاً من إحداثيات الحافة الخلفية . ولقد تم اكتشاف أن التغير العرضي في الحافة الخلفية ينتج عنه تغير عرضي في حالات الثبات ممثلة في قيم Wo و o . دراسات صور السريان أوضحت أن تأثير شكل الحافة الخلفية يستمر إلى الآثار الخلفية البعيدة للسريان . كما أوضح التحليل الطيفي أن الآثار الخلفية المتولدة تحت تأثير قوى خارجية ومعدلات النمو المتزايدة والناتجة من هذه القوى كانت متوافقة مع النتائج التي حصل عليها بواسطة الآخرين . أما الحسابات العددية فقد تم إجراؤها لثلاثة ألواح باستخدام برنامج كمبيوتر تم تطويره لهذا الغرض . وقد تم حل معادلات بقاء كمية الحركة الثلاثية (Navier-Stokes) للسريان مع استخدام نموذج k- للسريان المضطرب وذلك للحصول على وصف عددي للسريان ، ولقد كانت نتائج الحسابات العددية ذات توافق شكلي مع نتائج القياسات العملية ، وبالرغم من ذلك لم نحصل على توافق كمي وذلك نتيجة تأثير القوى الخارجية والتي لم يمكن تضمينها في النموذج الرياضي .

English Abstract

The wakes formed behind four different flat plates have been investigated experimentally and numerically. One of the plates (called plate 1) had rectangular shape while the rest were made to have varying trailing edge in the spanwise direction in order to introduce three-dimensionality into the flow. The experimental investigations were carried out through hot-wire measurements and smoke flow visualization. The experimental measurements were conducted at freestream speeds of 7.5m/s and 10m/s while flow visualization was done at freestream speed of about 2m/s. Experimental results showed that the wake growth rate at th mid-span position for one of the plates (called plate 4) was significantly different from the others. The self-preservation state for plate 1 was found to be W₀ = 0.996 and Δ₀ = 0.501. Plates 2 and 3 gave values that are within 2% of the values for plate 1. However, plate 4 gave W₀ = 1.099 and Δ₀ = 0.458, the reduced growth rate having its origin from the trailing edge configuration. It was discovered that spanwise variation of trailing edge results in spanwise variation of the self-preservation states (represented by W₀ and Δ₀). The flow visualization studies showed that the influence of the shape of the trailing edges persisted to the far wake. Spectrum analysis revealed that the wakes generated in our experimental facility were under the influence of some external forcing. The increased growth rates, which result from the forcing, are consistent with the results obtained by previous authors. Numerical computations were performed for three of the plates using a computer program developed for that purpose. The three-dimensional Navier-Stokes equations were solved employing the κ-ξ turbulence model to obtain the flow field. The computational results were in qualitative agreements with the experimental results. However, quantitative agreements could not be obtained because the influence of external forcing could not be inforporated into the numerical computation.

Item Type:	Thesis (PhD)
Subjects:	Mechanical
Department:	College of Engineering and Physics > Mechanical Engineering
Committee Advisor:	Budair, Muhammed O.
Committee Members:	Yilbas, Bekir S. and Hasan, M. A. Zaqir and Badr, Hassan M. and El-Gebeily, Mohammed A.
Depositing User:	Mr. Admin Admin
Date Deposited:	22 Jun 2008 13:48
Last Modified:	01 Nov 2019 13:50
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/9766