γ Türbülans Geçiş Modelinin Kuvvet Katsayıları ve Geçiş Yer Tahmini Üzerindeki Etkisi

Abstract

Bu çalışmada, γ türbülans geçiş modelinin (çapraz akış etkisinin dahil edildiği ve edilmediği versiyonları kullanılarak) 6:1 uzatılmış küremsi geometri üzerinde düzensiz çözüm ağı kullanılarak 6.5 x 106 Reynolds sayısında ve 5o hücum açısında başarım değerlendirmesi amaçlanmaktadır. γ türbülans geçiş modelinin performans değerlendirmesi halihazırda mevcut deneysel veri sonuçları kullanılarak yapılmış ve SST k-ω türbülans modeli ve en popüler türbülans geçiş modeli olan γ-〖Re〗_θ modeli sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Türbülans geçiş modelinin etkisi eksenel kuvvet katsayısı, normal kuvvet katsayısı, yüzey basınç katsayısı ve yüzey sürtünme katsayısı kullanılarak gösterilmiştir. Eksenel ve normal kuvvet katsayıları etrafındaki ayrıklaştırmadan kaynaklı belirsizlik bandı üç farklı çözüm ağıyla Grid Convergence Index (GCI) metodu kullanılarak elde edilmiştir. γ türbülans geçiş modeli, kuvvet katsayılarını akışın tamamıyla türbülanslı olması kabulüyle yapılan analizlere göre daha büyük GCI değerleriyle %58 daha az tahmin etmiştir. Söz konusu model yüzey basınç katsayılarında fazla değişiklik yaratmazken, yüzey sürtünme katsayılarında önemli farklılıklar görülmüştür. Akışın tümüyle türbülanslı olduğu kabulü ile yapılan analizlerde gövde üzerinde sürtünme kaysayısında önemli değişiklikler görülmezken γ geçiş modeli, geometrinin üst yüzeyinde türbülans geçisine işaret eden önemli farklılıklar yakalamaktadır. Diğer yandan, deneysel sonuçların tersine, analizlerde geometrinin alt yüzeyinde türbülans geçişine dair hiçbir işaret görülmemektedir. Sonuç olarak, γ türbülans geçiş modeli türbülans geçiş bölgesi geometrisini tamamıyla doğru tahmin edememektedir. Bunun yanı sıra, γ türbülans geçiş modelinin, γ-〖Re〗_θ türbülans geçiş modeline göre yüzey çözüm ağı büyüklüğüne daha hassas olduğu tespit edilmiştir. Bu geçiş modelinin bir diğer dezavantajı da çözümleme zamanıdır. γ türbülans geçiş modeli, γ-〖Re〗_θ geçiş modeline göre daha basit olmasına rağmen, kuvvet katsayılarında daha yavaş iterasyon yakınsama oranına sahip olması sebebiyle hesaplaması yaklaşık 3.8 kat daha fazla zaman almıştır. Çapraz akış etkisinin γ türbülans geçiş modeline dahil edilmesi, geçiş bölge geometrisini, geometrinin üst tarafında genişletse de alt tarafında halen türbülans geçişi oluşturmamaktadır. Bunun yanı sıra modelde kullanılan çapraz akış eklentisi çözümleme zamanını fazla değiştirmemiştir.