Browsing by Author "Kaya, Fuat"

Now showing 1 - 10 of 10

CFD investigation of the flow and heat transfer characteristics in a tangential inlet cyclone
(Pergamon-Elsevier Science, 2007) Karagöz, İrfan; Kaya, Fuat; Uludağ Üniversitesi/Mühendislik Fakültesi.; AAB-9388-2020; 56785809700; 24341129600
This work presents a computational fluid dynamics (CFD) calculation to investigate the flow field and the heat transfer characteristics in a tangential inlet cyclone which is mainly used for the separation of the dens phase of a two phase flow. Governing equations for the steady turbulent 3D flow were solved numerically under certain boundary conditions covering an inlet velocity range of 3 to 30 m/s. Finite volume based Fluent software was used and the RNG k - e{open} turbulence model was adopted for the modeling highly swirling turbulent flow. Good agreement was found between computed pressure drop and experimental data available in the literature. The structure of the vortices and variation of local heat transfer were studied under the effects of inlet velocity.
Design of a biomimetic wing from maple samara and investigation of the aerodynamic performance
(Aip Publishing, 2023-09-01) Çalışkan, Mehmet E.; Kaya, Fuat; Sabırlı, Muhammet U.; Karagöz, İrfan; ÇALIŞKAN, MEHMET; Sabırlı, Muhammet U.; KARAGÖZ, İRFAN; Bursa Uludağ Üniversitesi/Mühendislik Fakültesi/Makine Mühendisliği Bölümü.; 0000-0002-7442-2746; AAB-9388-2020; ISD-7974-2023; JIW-9877-2023
The morphological structure and airborne behavior of maple samaras have attracted increasing attention due to their potential use in wind turbines and air vehicles. This study introduces a new methodology based on mathematical modeling to transfer the geometric structure of maple samaras to a virtual environment and presents an experimental and numerical investigation of the performance of a model wing designed with this method. Certain sections were taken along the structure of maple samaras, measurements were made, curves were obtained mathematically for each section, and these curves were transferred to a design program. A biomimetic three-dimensional model was generated by combining these curves. The mathematical modeling of these curves was obtained with certain degrees of expansion of the Fourier series. Experimental and numerical studies of the designed biomimetic model were performed at different free stream velocities and angles of attack. The trend of the lift coefficient curves indicated that the samara wing model has a larger range of angle of attack, up to 40(circle)-45(circle) without a stall, and the maximum lift to drag ratio (CL/CD) was obtained at 8(circle) angle of attack. In addition, the present model showed more stable performance, and the lift and drag forces did not change as much as in conventional blades at varying free flow velocities. In the analysis results, the air flowing over the wing caused the formation of these vortices inside the ordered trough top structures of the model. These vortices, seen from the leading edge, are thought to play an effective role in the lift coefficient of the biomimetic samara model.
Effects of surface roughness on the performance of tangential inlet cyclone separators
(Taylor & Francis, 2011) Kaya, Fuat; Karagöz, İrfan; Avcı, Atakan; Uludağ Üniversitesi/Mühendislik Fakültesi/Makine Mühendisliği Bölümü.; AAB-9388-2020; 56785809700; 7004169972
This study is carried out to investigate the effects of surface roughness on the flow field and cyclone performance. The flow inside the cyclone separator is modeled as a three-dimensional turbulent continuous gas flow with solid particles as a discrete phase. The continuous gas flow is predicted by solving the governing equations by using the Reynolds Stress turbulence model, and the modeling of the particle motions is based on a Lagrangian approach. The results of the numerical simulations are compared with experimental data as well as with the results of mathematical models. Analysis of computed results shows that increase of relative roughness due to corrosion, wear, or accumulation of particles on the inner walls considerably influences the tangential velocity, cyclone separation efficiency, and cyclone pressure drop especially for high inlet velocities. Decreases in cyclone collection efficiency and pressure drop with the increase in surface roughness are found to be more pronounced for high values of relative roughness.
Evaluations of turbulence models for highly swirling flows in cyclones
(Tech Science, 2009-04) Karagöz, İrfan; Kaya, Fuat; Uludağ Üniversitesi/Mühendislik Fakültesi/Makine Mühendisliği Bölümü.; AAB-9388-2020
The aim of this work is to investigate the suitability of various turbulence models and their options for highly complex swirling flows in tangential inlet cyclones. Three-dimensional, steady governing equations for the incompressible, turbulent flow inside the cyclone are solved numerically. The prediction performance of three popular turbulence models and various options available for these models was evaluated by comparing the computed velocity profiles and pressure drop with the experimental data given in the literature. Results obtained from the numerical tests have demonstrated that the swirl factor for the RNG k-epsilon model has considerably influence on the prediction performance of the model. However, the Reynolds stress model shows better agreement with the experimental data than that of the standard k-epsilon and the RNG k-epsilon turbulence models. The effect of wall-reflection term in the RSM model was also investigated and found that inclusion of this term slightly improves the performance of the model.
Experimental and numerical investigation of pressure drop coefficient and static pressure difference in a tangential inlet cyclone separator
(Springer, 2012-11) Kaya, Fuat; Karagöz, İrfan; Uludağ Üniversitesi/Mühendislik Fakültesi/Makine Mühendisliği Bölümü.; AAB-9388-2020; 56785809700
The aim of this study was to investigate the pressure drop coefficient and the static pressure difference related to the natural vortex length and to evaluate the results for gas-particle applications. CFD simulations were carried out using a numerical technique which had been verified previously. Results obtained from the numerical simulations were compared with the experimental data. Analysis of the results showed that the pressure drop coefficient decreases with the increasing inlet velocity, becoming almost constant above a certain value of the inlet velocity. The reason is that the effect of viscous forces decreases at high Reynolds numbers. The pressure drop coefficient also decreases with the increasing exit pipe diameter and decreasing exit pipe length.
Girdaplı akışlarda türbülans modellerinin uygunluğunun incelenmesi
(Uludağ Üniversitesi, 2007) Kaya, Fuat; Karagöz, İrfan; Uludağ Üniversitesi/Mühendislik-Mimarlık Fakültesi/Makine Mühendisliği Bölümü.
Bu çalışmada, oldukça karmaşık ve girdaplı akışlarda türbülans modellerinin uygunluğunun incelenmesi konusu ele alınmıştır. Bu tür bir akışın görüldüğü uygulama örneği olarak teğetsel girişli bir siklon kullanılmıştır. Sabit boyut oranlarında, belli sınır şartları altında siklondaki hava hareketi için 3 boyutlu sabit özellikli ve sürekli rejim halindeki korunum denklemleri Fluent CFD yazılımı kullanılarak çözülmüştür. Çözümde farklı türbülans modelleri farklı duvar fonksiyonları ile kullanılmıştır. Yapılan nümerik analizler sonucunda, türbülans modelleri ve kullanılan duvar fonksiyonlarına bağlı olarak eksenel ve teğetsel hız değişimleri, oluşan basınç düşümü ve türbülans büyüklükleri incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar literatürdeki deneysel ve nümerik sonuçlar ile karşılaştırılarak türbülans modellerinin performansları araştırılmıştır. Duvar fonksiyonlarında belirgin bir fark olmasa bile, özellikle eksenel hızın hesabında RSM türbülans modelinin oldukça başarılı olduğu görülmüştür.
Girdaplı akışların geometrik ve çalışma parametreleri altında incelenmesi
(Uludağ Üniversitesi, 2009) Kaya, Fuat; Karagöz, İrfan; Uludağ Üniversitesi/Fen Bilimleri Enstitüsü/Makine Mühendisliği Anabilim Dalı.
Akışkanlar mekaniğinin en önemli ve en kompleks alanlarından birisi girdaplı akışlardır. Çift vorteks yapısına sahip olan siklon ayrıştırıcıları girdaplı akışların çok önemli ve çok ilginç uygulama alanıdır. Bu nedenle, çalışmada girdaplı akışların geometrik ve çalışma parametreleri altında deneysel ve numerik olarak inceleyebilmek amacıyla siklonlar kullanılmıştır.Siklonlarda nümerik çalışma bir ve iki fazlı, türbülanslı, üç boyutlu, sürekli sıkıştırılamaz akışları kapsamaktadır. Deneyler başlıca önemli geometrik boyutları değiştirilebilen çok amaçlı modüler siklonda yapılmıştır. Hız bileşenlerini ve basıncı ölçmek için pitot tüpü ve eğik manometre kullanılmıştır.Türbülans modelleri, şemalar, duvar fonksiyonları ve mesh sayısının performansı değerlendirmek için. CFD Fluent yazılımı kullanılarak elde edilen sonuçlar literatürdeki deneysel datalar ile karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar RSM türbülans modeli, Nonequilibrium duvar fonksiyonu, Basınç çözümünde PRESTO şemasının basınç-hız ilişkisi için SİMPLEC şeması, momentum denklemi için QUİCK şeması, türbülans kinetik enerjisi ve yayılım oranı için ise Second Order Upwind şemasının ve Reynolds gerilmelerinin çözümünde ise First Order Upwind şeması değişkenlerinin kullanılması memnun edici sonuçlar verdiğini göstermektedir.Nümerik yöntem test edildikten sonra literatürde önemi vurgulanan ancak kapsamlı bir çalışma yapılmayan dipleg ve siklon boyu uzunluğunun etkileri çalışılmıştır. Siklondaki basınç düşümü, hız dağılımları ve partikül toplama verimi girdap yapısıyla ilişkilendirilmiş ve bu girdap yapısı üzerinde etkili olan optimum siklon uzunluğu yaklaşık olarak siklon çapının dört katı kadar bulunmuştur. Ayrıca, Siklon parametreleri üzerinde etkisi olan yüzey pürüzlülüğünün etkileri incelenmiştir. Küçük siklonlar için optimum yüzey pürüzlülük kalınlığı yaklaşık olarak 0.1 mm olarak görülmektedir.Deneysel çalışmalarda ise; iki farklı deney düzeneğinde siklon geometrik ölçüleri ve çalışma parametreleri değiştirilerek sonuçlar elde edilmiştir. Elde edilen sonuçlar giriş hızının artmasıyla basınç düşümünün arttığını göstermektedir. Farklı çıkış borusu çapları ve farklı dalma uzunluklarında tek fazlı için çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Teğetsel, eksenel hız profilleri, basınç düşümü ve statik basınç farkları elde edilmiştir. Elde edilen sonuçlar çift fazlı için değerlendirilmiştir. Siklon borusu çapının küçük olması durumunda basınç düşümünde büyük olması durumuna göre artış olduğu ve ayrıştırma veriminde ise iyileşmenin olduğu görülmüştür. Dalma uzunluğunun ise büyük olması durumunda benzer sonuçlar tespit edilmiştir. Elde edilen sonuçlardan optimum çıkış borusu ölçüleri tanımlanmıştır.
Numerical investigation of performance characteristics of a cyclone prolonged with a dipleg
(Elsevier Science, 2009-08-15) Kaya, Fuat; Karagöz, İrfan; Uludağ Üniversitesi/Mühendislik Fakültesi/Makine Mühendisliği Bölümü.; AAB-9388-2020; 24341129600; 56785809700
Numerical modeling of a particle separation process is carried out to understand the gas-particle two-phase flow field inside a cyclone prolonged with a dipleg and results of the numerical simulations are compared with experimental data to validate the numerical results. The flow inside the cyclone separator is modeled as a three-dimensional turbulent continuous gas flow with solid particles as a discrete phase. The continuous gas flow is predicted by solving Navier-Stokes equations using the differential RSM turbulence model with nonequilibrium wall functions. The second phase is modeled based on a Lagrangian approach. Analysis of computed results shows that the length of the dipleg considerably influences the cyclone separation efficiency rather than the cyclone pressure drop, especially for lower inlet velocities in relatively short cyclones, by providing more separation space.
Performance analysis of numerical schemes in highly swirling turbulent flows in cyclones
(Indian Acad Sciences, 2008-05-25) Kaya, Fuat; Karagöz, İrfan; Uludağ Üniversitesi/Mühendislik Fakültesi/Makine Mühendisliği Bölümü.; AAB-9388-2020; 24341129600; 56785809700
The aim of this study is to investigate the suitability of various numerical schemes and turbulence models in highly complex swirling flows which occur in tangential inlet cyclones. Three-dimensional steady governing equations for incompressible turbulent flow inside a cyclone were solved numerically using Fluent CFD (computational fluid dynamics) code. The Reynolds stress turbulence model, the Standard k-epsilon and the RNG k-epsilon turbulence models together with various combinations of numerical schemes are used to obtain axial and tangential velocity profiles, pressure drop and turbulent quantities. Computational results were compared with experimental and numerical values given in the literature, so as to evaluate the performance of the numerical schemes and turbulent models. Comparison of CFD results with experimental data shows that the Reynolds Stress turbulence model yields a reasonably good prediction. Results obtained from the numerical tests have demonstrated that the use of the Presto interpolation scheme for pressure, the Simplec algorithm for pressure-velocity coupling and the quadratic upstream interpolation for convective kinetics (quick) scheme for momentum variables gives satisfactory results for highly swirling flows in cyclones.
Usability of cyclone separators as air filters in vehicles
(Inderscience Enterprises, 2010) Karagöz, İrfan; Kaya, Fuat; Avcı, Atakan; Uludağ Üniversitesi/Mühendislik Fakültesi/Makine Mühendisliği Bölümü.; AAB-9388-2020; 56785809700; 24341129600; 7004169972
This study deals With the use of cyclone separators as air filters ill light or heavy duty vehicles. Cyclone separators were compared with the conventional air filters, which provide low particle collection efficiency with high pressure drop, and these characteristics are made worse by contamination. By taking into account the related Studies in the literature, tangential inlet cyclones were considered in this comparison. The pressure drop and particle collection efficiency in the proposed tangential inlet cyclone were computed by using the mathematical models given in the literature. Comparison of the computed results of the Cyclone With the conventional air filters demonstrated that the tangential inlet cyclones are advantageous because of low pressure drop and high particle collection efficiency and call be used as main or pre-filters in vehicles.