$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Türbülanslı akışlar, çok çeşitli mühendislik ve doğal olarak oluşan sistemlerde önemli bir rol oynar. Sonuç olarak, akışı karakterize etmek için genellikle sistem içinde ölçümler yapmak gerekir. Türbülanslı akışlar çok yüksek frekans dalgalanmaları sergiler, bu nedenle türbülansı ölçmek ve karakterize etmek için kullanılan herhangi bir aletin bu değişiklikleri çözmek için yeterince yüksek bir zaman çözünürlüğüne sahip olması gerekir. Sıcak telli anemometreler genellikle bu ölçümler için kullanılır, çünkü küçük, sağlam ve yararlı sonuçlar verecek kadar hızlıdırlar. Bu video, serbest bir jet içinde farklı konumlarda hız ve türbülans ölçümleri elde etmek için kalibre edilmiş bir sıcak telli anemometre probunun nasıl kullanılacağını ve ardından türbülanslı alanı karakterize etmek için verilerin temel bir istatistiksel analizinin nasıl yapılacağını gösterecektir.
Türbülanslı bir akış, hız, basınç ve girdap gibi akış değişkenlerindeki yüksek rastgele dalgalanmalarla kanıtlanabilir. Bu dalgalanmalar, akış alanı içindeki tutarlı hareketler arasındaki doğrusal olmayan etkileşimlerin sonucudur, bu nedenle türbülans ölçümlerinde görülen yüksek frekanslı salınımlar, rastgele elektronik gürültünün sonucu değil, gerçek fiziksel etkilerden kaynaklanır. Türbülanslı akışın klasik bir tanımı, akış değişkenlerinin ortalama değerinin ve bunlara karşılık gelen zaman içindeki dalgalanmaların belirlenmesini içerir. Örneğin, bir üst çubukla gösterilen ortalama hız, ölçüm süresi boyunca anlık hızın entegre edilmesi ve entegrasyon alanının boyutuna göre ölçeklendirilmesiyle bulunur. Dijital toplama sistemlerinden gelenler gibi ayrık ölçümler söz konusu olduğunda, integral sayısal olarak çözülmelidir. Ortalama hız bulunduktan sonra, asal ile gösterilen zamana bağlı dalgalanma ve hızı elde etmek için orijinal sinyalden çıkarılabilir. Bu tanımlardan, bir dalgalanma alanının ortalamasının sıfır olduğunu göstermek kolaydır. Sonuç olarak, dalgalanma alanı için daha uygun bir istatistiksel tanımlayıcıya ihtiyaç duyulur. Çok yaygın bir ölçü, dalgalanmaların Ortalama Karekökü veya RMS'sidir. Bu metrik, değişkenin entegrasyondan önce karesinin alınması ve sonucun karekökünün alınması dışında ortalamaya benzer. Türbülans yoğunluğu, hızın RMS'si tarafından verilir ve bu ölçüm bir sonraki bölümde serbest bir jet üzerinde gösterilecektir. Serbest bir jetin ortalama hızı, çevredeki havanın jetin içine sürüklenmesi nedeniyle jet yayıldıkça düzleşen, başlangıçta düz bir üst profile sahiptir. Bu sürüklenme aynı zamanda, jet aşağı yönde akarken jetin doğrusal momentumunun açıklık boyunca yayılmasına neden olur ve bu da jetin yayıldıkça genişlemesine neden olur. Jet ile çevreleyen hava arasındaki etkileşim bölgesine karıştırma tabakası denir ve bu bölge, jet aşağı yönde hareket ettikçe merkez çizgisine doğru büyür. Bu, jetin içinde, jet çıkışı ve karıştırma tabakasının merkez hattına ulaştığı nokta ile akış yönünde sınırlandırılan potansiyel çekirdek olarak bilinen bir bölge bırakır. Potansiyel çekirdek daha sonra çevredeki çevre ile etkileşimlerden etkilenmemiş bir bölgedir. Merkez hattında, potansiyel çekirdek, jet çıkışının genişliğinin yaklaşık dört katına kadar aşağı yönde uzanır. Artık türbülans ölçümlerinin temellerini bildiğinize göre, bunun serbest bir jeti karakterize etmek için nasıl kullanılabileceğine bakalım.
Kuruluma başlamadan önce, tesisin yerleşimi ve güvenlik prosedürleri hakkında bilgi edinin. Bu deney, sıcak telli anemometre kalibrasyonu için kullanılan aynı akış sistemi üzerinde gerçekleştirilecek ve veri toplama sistemi de aynı şekilde kurulmalıdır. Veri toplama yazılımında, örnekleme hızını 500 Hertz ve toplam örnekleri 5.000 olarak ayarlayın. n, A ve B sabitlerini kalibrasyondan belirlenen değerlerle eşleşecek şekilde güncelleyin. Şimdi akış tesisini ayarlayın. Yarık genişliğini 19.05 milimetreye veya bir inçin dörtte üçüne ayarlamak için kalibre edilmiş bir ara parça kullanın ve ardından sıcak tel anemometreyi çıkıştan yarık genişliğinin 1.5 katı kadar jetin vena kontraksiyonuna çevirin. Yarığın üzerindeki anemometreden başlayarak, osiloskop üzerindeki sinyal minimum dalgalanmaya ulaşana kadar yüksekliği düşürün. Jetin merkez çizgisine karşılık gelen bu dikey konumu kaydedin. Şimdi anemometreyi, sinyal dalgalanması maksimum olana ve bu konum jetin üst kesme katmanına karşılık gelene kadar tekrar yukarı çevirin. Akış hızı en üst düzeye çıkacak şekilde boş orifis plakasını yığına yerleştirin ve ardından akış tesisini açın. Sabit akış sağlandıktan sonra, jetin bu noktasındaki ortalama hızı ve türbülans yoğunluğunu ölçmek ve bu değerleri kaydetmek için veri toplama sistemini kullanın. Şimdi anemometreyi açıklık yönünde iki milimetre aşağı hareket ettirin ve ortalama hız ve türbülans yoğunluğunu tekrar ölçün. Anemometreyi iki milimetrelik artışlarla indirmeye ve her iki ölçümde de gözle görülür bir değişiklik olmayana kadar ölçüm yapmaya devam edin. Son yüksekliği kaydettikten sonra, anemometreyi aynı mesafeyle merkez çizgisinin altına gelene kadar aşağı çevirin. Anemometre merkez çizgiye geri dönene kadar ölçüm yapmaya ve çevirmeye devam edin. İşiniz bittiğinde, anemometreyi jet çıkışından yarık genişliğinin üç katı olana kadar aşağı yönde çevirin. İlk konumda kullandığınız prosedürün aynısını izleyerek bu yeni akış açısından konumda jet profilinin ölçümlerini alın. Jet profili ölçümlerinizi jet çıkışından itibaren yarık genişliğinin altı ve dokuz katı kadar tekrarlayın. Ölçümleri tamamladıktan sonra akış tesisini kapatın.
Verilerinize bir göz atın. Her akış bazında konumda, bir dizi açıklık noktasında alınan ortalama hız ve türbülans yoğunluğu ölçümlerine sahipsiniz. İlk olarak, ortalama hızı açıklık açısından konumun bir fonksiyonu olarak çizin. Değerleri merkez çizgi değerine göre ölçeklendirin ve eğrinin %50 eşiğini kestiği noktaları bulun ve gerektiği gibi enterpolasyon yapın. Bu noktalar, bu akış açısından konumda jet genişliği Delta'yı tanımlar. Farkı alarak genişliği hesaplayın. Bu durumda, genişlik yaklaşık 21,5 milimetredir. Şimdi farklı akış hattı konumlarında ortalama merkez hattı hızını ve jet genişliğini karşılaştırın. Merkez çizgisi hızı, potansiyel çekirdek nedeniyle çıkıştan itibaren yarık genişliğinin yaklaşık dört katına kadar temel olarak değişmeden kalır, ancak bu mesafenin ötesinde azalır. Mesafe ile jet genişliğindeki artış, çevredeki hava sürüklenirken jetin doğrusal momentumunun açıklık bazında yayılmasının göstergesidir. Şimdi türbülans yoğunluğunu açıklık konumunun bir fonksiyonu olarak çizin. Karıştırma, jet ile çevredeki ortam arasındaki sınırda gerçekleştiğinden, türbülans yoğunluğu merkez çizgisinden uzaklaşır.
Türbülanslı akış, bilimsel ve mühendislik uygulamalarında her yerde bulunur. Havalandırma, ısıtma ve iklimlendirme gibi mühendislik uygulamalarındaki değerlendirmesi için, hız profillerini elde etmek için kanallara sokulan ve radyal olarak hareket eden portatif sıcak tel problarının kullanılması yaygındır. Bu bilgiler daha sonra mühendis tarafından ya yeni kurulan bir akış sistemini dengelemek ve düzgün çalışmasını sağlamak için ya da arızalı bir sistemi gidermek ve çalışmasını engelleyen herhangi bir sorunu çözmek için kullanılır. Yeni bir karasal, hava veya deniz aracı veya yapısı, türbülanslı akışların kuvvetlerine dayanacak şekilde tasarlandığında, performansını bir rüzgar veya su tünelinde gerçekçi akış koşulları altında test etmek gerekir. Atmosferde veya okyanusta meydana gelen türbülans koşullarını simüle etmek için, gelen akış, akışta önemli dalgalanmalara neden olacak aktif veya pasif ızgaralarla bozulabilir. Daha sonra, incelenen araç veya yapı, türbülanslı akışın getirdiği yüklerle nasıl başa çıktığını ölçmek için rüzgar veya su tünelinin test bölümüne monte edilebilir. Bu ölçümler, ortaya çıkan sürtünme ve kaldırma kuvvetlerini ölçen aerodinamik dengelerle doğrudan yapılabilir. Ayrıca, tünelde test edilen modelin etrafındaki hız, performansla ilgili önemli bilgiler verebilir. Bu karakterizasyon tipik olarak rüzgar tünellerinde sıcak telli anemometreler ile yapılır.
Jove'un türbülanslı akışları ölçmeye giriş videosunu az önce izlediniz. Artık akış profillerini ve türbülans yoğunluğunu ölçmek ve değerlendirmek için sıcak telli anemometreleri nasıl kullanacağınızı anlamalısınız. İzlediğiniz için teşekkürler.
mm) getirin. 
mm) getirin. 