Başlangıç noktası olarak γ-Reθ'ya dayanan yeni gammaSST türbülans modeli, denel doğrulamalarla elde edilen verilerin yerel değişkenler halinde HAD nakil denklemlerine entegre edilmesi kavramına dayanan LCTM (Local Correlation-based Transition Modelling - Yerel Doğrulama Temelli Geçiş Modelleme) sınıfından bir yaklaşımdır. [1]

Cisimlerin etrafındaki akışlar söz konusu olduğunda bir sınır tabaka meydana gelir. Reynolds sayısı vesaire gibi bazı değişkenlere göre şekillenen ve duruma bağlı olarak laminer veya türbülanslı bir yapıya sahip olabilen sınır tabakaların nitelikleri, tasarımı üzerinde çalışılan cisimlerin davranışları üzerinde son derece önemlidir, özellikle laminer sınır tabakanın belirgin olabildiği Re<1e06 bölgesinde.

Sınır tabakanın laminerden türbülanslı bir hâle dönüştüğü ve geçiş bölgesi olarak adlandırılan yapının Hesaplamalı Akışkan Dinamiği yöntemleriyle güvenilir olarak belirlenebilmesi çok uzun zaman en zorlu HAD çalışma alanlarından biri olmuştur. Son yıllarda bu alanda kaydedilen önemli gelişmelerle birlikte her ne kadar bazı zorluklar hâlen devam etmekteyse de önemli ilerlemelerin sağlanabildiği de ifâde edilebilir.

Günümüze kadar geliştirilmiş bulunan muhtelif geçiş modelleri mevcuttur. Mesela bunlardan biri olan k-kl-omega ile ilgili bir çalışma daha önce çok kısa olarak ele alınmıştı. Bu kez ise en yeni geçiş modellerinden olan ve kωSST temeli üzerine kurulan ve kaynak [1]'e dayanan gammaSST yine daha önce Spalart-Allmaras tam türbülanslı RANS modeli ile birlikte incelenen Eppler E387 kesiti üzerinde denenecektir. Kısaca ilâve etmek gerekirse , günümüzde SA, kε gibi diğer yaygın türbülans modelleri üzerine uyarlanan gamma türevi geçiş modelleri üzerinde de çalışmalar yapılmaktadır.

Resim.1) E387 Kesiti üzerinde Re 3,5e05 için gammaSST geçiş türbülans modeli ile hesaplanan Kaldırma Katsayıları. Deney verileri hem serbest akış hem de türbülansın suni olarak tetiklendiği iki hâl için verilmiştir.

Burada kullanılan rüzgar tüneli verileri UIUC kökenlidir ve [2]'den alınmıştır. Dolayısıyla deney şartları ile alâkalı ayrıntılı bilgi edinebilmek için söz konusu belgenin incelenmesi faydalı olabilir çünkü burada bahsedilmeyecektir. Denel sonuçlara karşı oluşturulacak hesaplamalı çalışmalar için ise aşağıdaki yazılımlar kullanılmıştır:

• Önişlem: Construct2D 2.1.0 ve plot3dToFoam
• Hesaplama: OpenFOAM 3.0.1 (çözücü: simpleFoam ve pisoFoam)
• Sonişlem: Paraview 4.4.0, gnuplot 4.6.4-2 ve Gnumeric 1.12.28

Hesaplama alanı düzenli örgü yaklaşımı ile oluşturulmuştur, kanat kesiti boyunca 400 ve kanat yüzeyine dik doğrultuda 200 düğüm noktasına sahip ve toplamda 79.401 dörtgen hücreden meydana gelir ve bu tür bir türbülans modeli ile çalışabilmek için gerekli olduğu üzere azami yArtı değeri 1 civarındadır.

Resim.2) E387 Kesiti üzerinde Re 3,5e05 için gammaSST geçiş türbülans modeli ile hesaplanan Direnç Katsayıları.

Öncelikle -2derece ile 13derece arasındaki hücum açılarında simpleFoam çözücüsü kullanarak durağan hâl çözümü (her ne kadar mevcut e387 şartlarında akış zamana bağlı olsa da) elde edilmeye çalışılmıştır. 0derece, -3,5derece, -5derece ve -7derece için hem durağan hem de geçici hâl çözümleri aranmıştır. Özellikle -7derece için ancak pisoFoam mâkul bir sonuç üretebilmiştir. Kullanılan örgünün bu tür bir problem için göreceli düşük çözünürlükte olmasına ve büyük ölçüde simpleFoam kullanılmasına rağmen elde edilen sonuçların kabûl edilebilir seviyede olduğu iddia edilebilir.

Doğrusunu söylemek gerekirse gammaSST için şimdiye kadar denediğim en iyi geçiş türbülans modeli diyebilirim. Özellikle [Resim.3]'de Re 350.000 ve Ha=2derece için sunulan veriler bu durumu doğrular niteliktedir. Yine de farklı türde bir sınır tabaka geçiş probleminde de aynı hassasiyetin elde edilip edilmeyeceği anlayabilmek için daha fazla incelemeye ihtiyaç duyulacağı aşikârdır...

Resim.3) E387 Kesiti üzerinde Re 350.000 ve HA=2derece için gammSST geçiş modeli ile elde edilen bazı sonuçlar ve rüzgar tünelinde elde edilen yüzey akış hatları ile karşılaştırılması.

Yardımcı Dosyalar:

1. Eppler E387 Geometrisi (.3dm - .iges - .dat)
2. Eppler E387 için OpenFOAM Hesaplama Örgüsü (polyMesh)
3. Eppler E387 için UIUC Rüzgâr Tüneli Verileri (.gnumeric ve csv) [Hazırlanıyor]
4. 0derece için pisoFoam ile elde edilen çözüme dayanan bir vidyo (yeni pencerede açılır!)