Mühendislik

Elinizde güzel bir akya kellesi varsa bundan lezzetli bir çorba yapılabilir. Gerekli ilâve malzemeler olarak; zeytinyağı, limon, soğan, sarmısak, karabiber, biraz tuz, maydanoz ve isteğe bağlı olarak pirinç, havuç, patates tavsiye edilebilir.

Ama bu safhadan sonra çorbanın nasıl yapılacağı sizin hayal gücünüze ve yeteneklerinize kalır çünkü yazının devamında ele alınacak kelle tahmin edilebileceği gibi sadece Akya olarak adlandırılan ilk yerli (ümit edilir ki milli!) torpile ait olacaktır. Aksi taktirde mevzu fazlaca dağılabilirdi.

Uzun seneler önce ABD'de daha yüksek süratli denizaltılar geliştirebilmek için gerçekleştirilen havuz deneyleri ile günümüzün denizaltı tasarımlarının temeli atılmıştı. Bu deneylerin birincil amacı, belirlenmiş beş geometrik değişkenin, akışuyumlu dönel cisimlerin sualtı dirençleri üzerindeki etkilerinin incelenmesiydi.

Son cümledeki "akışuyumlu" kelimesi doğrudan İngilizce "streamlined" teriminin karşılığı olarak kullanılmıştır ve bu kelime ile daha önce karşılaşmamış olabilirsiniz çünkü hiçbir sözlükte mevcut değil. Her ne kadar artık günümüzde Türkçe sadece benim gibi aşağılık insanların kullanmaya çabaladığı utanılacak bir dil olarak görülse de en azından elimden geldiği kadarıyla, yeni nesil piçleştirilmiş bilimsi Türkçemsi dili konuşmamak ve yazmamak konusunda kararlıyım.

Uzatılmış küre olarak da adlandırılabilecek elipsoitler geometrik olarak basit olmakla birlikte etraflarında oluşan akışın nitelikleri açısından son derece karmaşıktır. Akışkan dinamiği alanında üç boyutlu akış ayrılmaları en zorlu çalışma alanlarında birini teşkil eder.

Yoğun araştırmalara rağmen üç boyutlu ayrılmanın ve geçiş sürecinin fiziği günümüzde tam olarak anlaşılabilmiş değildir. Meselenin tam anlamıyla kavranamamış ve buna bağlı olarak uygun ve hassas modellerin de geliştirilememiş olması bu tür akışların etkin olarak HAD ile incelenebilmesinin önünde hâlen ciddi bir engel olarak durmaktadır.

Bilâhare ele alınması düşünülen 1:1 ölçekli torpil gövdeleri etrafındaki üç boyutlu akışın sayısal olarak incelenmesi mevzusunda eldeki imkânlarla kullanılabilecek en uygun benzetim yaklaşımlarının tespit edilebilmesi için her zamanki gibi öncelikle bazı doğrulama çalışmalarına ihtiyaç vardı.

Söz konusu çalışmalardan ilk safhasında kendisi basit ama etrafında oluşan akış son derece karmaşık olan 6:1 oranlarında uzatılmış küre olarak tanımlanan cisim kullanılacaktır. Bu cisim akışkan dinamiği camiası tarafından hem deney hem de sayısal çözümler için yaygın olarak tercih edilmektedir ve elde geniş bir akademik bilgi birikimi mevcuttur.

Doğrulama amaçlı denemelerin ikincisinde ilk olarak el alınanlardan daha düşük frekanslardaki durum incelenmeye çalışılmıştır. Bu defa elde edilebilen iki farklı deney sonucuna ait veriler, kullanılan yöntemle hesaplanan sonuçlarla birlikte kısaca değerlendirilecektir.

Çalışmada kullanılan radar kesit alanı deney ölçümleri öncekinden farklı olarak bu kez 1.000mm uzunluğundaki metal bir Nasa badem geometrisine dayanmaktadır. P bandından iki frekans incelenmiştir; 300MHz ve 757MHz. İnceleme yine monostatik olarak ele alınmıştır.

Nasa bademi, radar kesiti benzetimlerinin doğrulanması amacıyla üzerinde deneyler ve ölçümler yapılmış olan bilinen cisimlerden biri olup hesaplamalı RKA yöntemlerinin geliştirilmesinde ve doğrulanmasında yaygın olarak kullanılır. Çeşitli boyutlardaki metal Nasa badem (almond) geometrilerinin deney şartlarında 300MHz ile 16GHz arasındaki muhtelif frekans değerleri için ölçülen RKA değerlerinden en azından bazılarına ulaşabilmek mümkündür.

Radar kesit alanlarının bilgisayar vasıtasıyla hesaplanabilmesi amacıyla çeşitli çözüm yöntemleri geliştirilmiştir ve geliştirilmeye de devam edilmektedir. Günümüzde RKA hesaplamalarının gemi mühendisliği açısından önemi aşikardır. Özellikle askeri gemi tasarımı söz konusu olduğunda bu husus ile de ilgilenilmesi gerekir.

OpenFOAM çeşitli türdeki hesaplama örgüleri ile çalışabilen bir hesaplamalı akışkan dinamiği yazılımıdır. Genellikle kendi içindeki blockMesh ve snappyHexMesh araçları ile gerekli önişlemlerin gerçekleştirilmesi mümkündür. Diğer taraftan başka pek çok önişlem ile elde edilmiş çeşitli türdeki örgüler de yazılımın içine ithâl edilip uygun araçlarla dönüştürülerek kullanılabilir.

snappyHexMesh bir kartezyen örgü önişlemcisi olduğu için özellikle karmaşık 3B modeller üzerinde kullanılması son derece kolay ve hızlıdır. Yine de bu yöntemle mesela bir denizaltı gövdesi gibi, basit görünen ama yüksek seviyede eğriliğe sahip yüzeyler ve yüksek Re değerleri söz konusu olduğunda istenen nitelikte bir örgü oluşturabilmek kolay değildir ki bu durum bütün kartezyen önişlemciler için geçerli kabul edilebilir.

Beşinci ve son bölümde daha önce elde edilen ve sunulan bazı verilerin biraz daha iyi anlaşılabilmesi maksadıyla bu defa Spalart-Allmaras türbülans modelinin yArtı=100 civarında farklı hesaplama örgüsü çözünürlüklerine bağlı davranışlarının incelenmesine çalışılacaktır.

Bu safhada sabit yArtı değerine sahip üç farklı düzenli C-örgü oluşturularak bu değişkenin sonuçlar üzerindeki etkisi incelenmiştir ve ilk hesaplarda kullanılan örgünün düğüm sayılarının basitçe 1,5 kat ve 2 kat arttırılmasıyla elde edilen örgülerle birlikte toplam üç farklı çözünürlükte hesaplar tekrarlanmıştır.

Üçüncü olarak, daha önce elde edilen ve sunulan bazı verilerin biraz daha iyi anlaşılabilmesi maksadıyla realizable k-epsilon türbülans modelinin farklı y+ değerlerindeki davranışları incelenecektir. RealizableKE, standart k-epsilon modeli temel alınarak geliştirilmiş pek çok alt türden biridir ve yüksek-Reynolds örgüler ile kullanılır.

Bu defa realizableKE için daha önce elde edilmiş ve beş farklı yArtı değerine sahip 2 boyutlu düzenli C-örgüler kullanılarak bu değişkenin sonuçlar üzerindeki etkisi anlaşılmaya çalışılmıştır. Sadece yArtı'nın değişken olması istendiği için örgüyü oluşturan düğüm/eleman sayıları sabit tutulmuştur. Örgüler istenilen yArtı değerlerine uygun olarak Construct2D vasıtasıyla elde edilmiştir.

İkinci olarak, daha önce elde edilen ve sunulan bazı verilerin biraz daha iyi anlaşılabilmesi maksadıyla kOmegaSST türbülans modelinin farklı y+ değerlerindeki davranışları incelenecektir. Bu defa kOmegaSST için daha önce elde edilmiş ve beş farklı yArtı değerine sahip 2 boyutlu düzenli C-örgüler kullanılarak bu değişkenin sonuçlar üzerindeki etkisi anlaşılmaya çalışılmıştır.

Sadece yArtı'nın değişken olması istendiği için örgüyü oluşturan düğüm/eleman sayıları sabit tutulmuştur. Örgüler istenilen yArtı değerlerine uygun olarak Construct2D vasıtasıyla elde edilmiştir.

Daha önce elde edilen ve sunulan bazı verilerin biraz daha iyi anlaşılabilmesi maksadıyla bu defa Spalart-Allmaras türbülans modelinin farklı y+ değerlerindeki davranışlarının incelenmesine çalışılacaktır. Spalart-Allmaras modeli yapısı gereği hem düşük-Re hem de yüksek-Re hesaplama örgüleri ile kullanılabilir. Bununla birlikte şimdilik sadece yüksek-Re üzerinde durulduğu için bu yaklaşıma uygun olarak oluşturulmuş örgüler kullanılacaktır.

Bu safhada beş farklı yArtı değerine sahip düzenli C-örgü oluşturularak bu değişkenin sonuçlar üzerindeki etkisi anlaşılmaya çalışılmıştır. Sadece yArtı'nın değişken olması istendiği için örgüyü oluşturan düğüm/eleman sayıları sabit tutulmuştur. Örgüler istenilen yArtı değerlerine uygun olarak Construct2D vasıtasıyla elde edilmiştir.

OpenFOAM bugün için en geniş kullanıcı kitlesine sahip açık kaynaklı hesaplamalı akışkan dinamiği yazılımı olarak, gelişmesini ve yayılmasını yüksek bir ivme ile sürdürmektedir. Bunun temel sebebi sunduğu çok geniş hesaplama imkânlarının yanında açık kaynaklı olması ile kullanıcıların kendi ihtiyaçlarına göre tamamen uyarlanabilir ve geliştirilebilir bir mimariye sahip olmasıdır. Tabii ki lisans maliyetinin sıfır olması da son derece önemlidir.

Avrupa kaynaklı bu yazılım gerek Avrupa ülkeleri ve Uzak Doğu gerekse 3.Dünya ülkelerinde hem akademik hem de ticari çevrelerde çok geniş bir kullanıma ulaşmış durumdadır ve yaygınlaşmaya da devam etmektedir. Türkiye'de ise (ABD'ye paralel olarak!) durum maalesef bu gidişatın tersi yönündedir. Bunun temel sebebinin Türk akademik çevrelerinin büyük ölçüde ithâl ticari yazılım pazarlamacılarının kıskacında olmasından kaynaklandığı düşünülebilir.