Parametric study of suction or blowing effects on turbulent flow over a flat plate

Joint Authors

Abd Allah, Najdat Nashat
Jasim, Sajidah Liftah Ghashim

Source

Journal of Engineering

Issue

Vol. 16, Issue 4 (31 Dec. 2010), pp.6164-6185, 22 p.

Publisher

University of Baghdad College of Engineering

Publication Date

2010-12-31

Country of Publication

Iraq

No. of Pages

22

Main Subjects

Physics

Topics

Abstract AR

تم بحث جريان الطبقة المتاخمة المضطربة الثنائي البعد و الانضغاطي و المستقر على صفيحة مستوية مع وجود شق صغير دراسة عددية.

يتضمن النموذج الرياضي اشتقاق المعادلات التفاضلية الجزئية للمسالة، و التي هي معادلات الاستمرارية، الزخم، الطاقة و معادلة نموذج (ε-K) للاضطراب.

بالإضافة إلى ذلك، تم استخدام معادلة الغاز المثالي.

تم حل المعادلات عدديا باستخدام طريقة الحجوم المحددة (Finite Volume Method) مع الشبكة المزحفة (Staggered Grid) باستخدام خوارزمية (Simple Algorithm).

تم بناء برنامج حاسوبي بلغة (FORTRAN 90) لإنجاز الحل العددي.

النموذج العددي يتضمن الجريان على صفيحة مستوية طولها (4m) مع فرض نسب سرع دفع أو سحب على الشق مقدارها (0.0925± ،0.0463±، ±0.0185 = ∞ V/U) لعدد رينولد (1.36 x 107) و ذلك بالاعتماد على طول الصفيحة.

دراسة تأثير تغير موقع الشق بمعدل (4/3، 2/1، 4/1 =X/L ) مع استعمال قيم مختلفة لعرض الشق (0.12،0.2، 0.28m).

درجة حرارة الصفيحة كانت (70°C) بينما كانت سرعة و درجة حرارة الجريان الحر 8.6 m / s))، (25°C) على التوالي.

بالإضافة إلى ذلك، تم التحقق من تأثير زاوية الخطوة على حقل الجريان بحدود(30° ≤ α ≤ 150°).

من خلال النتائج العددية نلاحظ أنه في حالة الدفع، عند اختيار موقع الشق ببعد(X/L = 1/4) عن مقدمة الصفيحة، نلاحظ نقصان معامل الاحتكاك، الإجهاد القصي مع نقصان سمك الطبقة المتاخمة (الزخم، السمك)، بينما معامل شكل الطبقة المتاخمة يزداد، اجهادات (uv) Reynolds أكثر نقصان من (uu) و (vv)، الأبعاد اللابعدية (U+،y+) تقل، و عندما يتم تسليط سرعة الدفع من خلال شق آخر يبعد عن مقدمة الصفيحة مثلا (2/1، 4/1 = X/L) نلاحظ أنه نفس الشي يحدث و أفضل موقع فعال يبعد (4/3 = X/L).

أما مقدار الشق الذي يساوي(0.28m) أفضل من بقية القيم الأخرى التي تساوي (012، 0.2m) عكس الشي يمكن ملاحظته في حالة السحب.

و تم مقارنة النتائج العددية مع النتائج العددية و العملية المتوفرة و كانت نتائج المقارنة مقاربة مع اختلاف بسيط مع النتائج العددية.

Abstract EN

The two-dimensional, incompressible, and turbulent boundary layer flow over a flat plate with suction or blowing from a span wise slot is examined numerically.

The mathematical modeling involves the derivation of the governing partial differential equations of the problems.

These are the continuity, the momentum, the energy and the (K-ε) turbulence model.

Besides, the perfect gas law is also used.

A numerical solution of the governing equations is approximated by using a finite volume method, with staggered grid and modified SIMPLE algorithm.

A computer program in FORTRAN 90 is built to perform the numerical solution.

The developed computational algorithm is tested for the flow over a flat plate (4m) long with uniform suction or blowing velocity ratios of (V / U∞ = ± 0.0185, ± 0.0463 and ± 0.0925 m / s) are imposed on the slot for Reynolds number of (1.36 x 107 ), based on the plate length.

The position of the slot change in the range of (X / L = 1 / 4, 1 / 2 and 3 / 4) from leading edge and also, change width of slot in the value equal (0.12, 0.2 and 0.28m).The plate temperature is (70°C), with the free stream velocity and temperature are (8.6m / s) and (25°C) respectively.

In addition, the effects of pitch angles on the flow field are investigated in the range of (30о 150о).

The numerical results show that, for a uniform blowing, location of slot equal (X/L = 1 / 4) from leading edge, a significant reduction of skin friction coefficient, wall shear stress and boundary layer thickness [displacement and momentum] to occur.

While, an increase in boundary layer shape factor.

Reynolds stress (uv) is more decreased than [(uu) and (vv)], mean velocity profiles in wall coordinates and dimensionless distance (U+, y+) decreases.

When slot location is moved downstream to locations (X / L = 1 / 2 or 3 / 4) a similar behavior can be said and most effective slot is obtained as (slot at X / L = 3m) from leading edge.

While width of slot equal (0.28m) is better than values equal (0.12m and 0.2m).

An opposite observations for the case of suction.

The numerical results are compared with available numerical results and experimental data and satisfactory results are obtained.

American Psychological Association (APA)

Abd Allah, Najdat Nashat& Jasim, Sajidah Liftah Ghashim. 2010. Parametric study of suction or blowing effects on turbulent flow over a flat plate. Journal of Engineering،Vol. 16, no. 4, pp.6164-6185.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-287885

Modern Language Association (MLA)

Abd Allah, Najdat Nashat& Jasim, Sajidah Liftah Ghashim. Parametric study of suction or blowing effects on turbulent flow over a flat plate. Journal of Engineering Vol. 16, no. 4 (Dec. 2010), pp.6164-6185.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-287885

American Medical Association (AMA)

Abd Allah, Najdat Nashat& Jasim, Sajidah Liftah Ghashim. Parametric study of suction or blowing effects on turbulent flow over a flat plate. Journal of Engineering. 2010. Vol. 16, no. 4, pp.6164-6185.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-287885

Data Type

Journal Articles

Language

English

Notes

Includes bibliographical references : p. 6185

Record ID

BIM-287885