HESAPLAMALI AKIŞKANLAR MEKANİĞİNDE TÜRBÜLANS MODELLERİ NASIL SEÇİLİR ? - B. Arda AKIN

HESAPLAMALI AKIŞKANLAR MEKANİĞİNDE TÜRBÜLANS MODELLERİ NASIL SEÇİLİR ?

Batuhan Arda AKIN Mayıs 20, 2020
A schematic representation of the hierarchy of turbulence modeling ...

Kararsız hız alanları, türbülanslı akışların karakterize edilmesinde rol oynar. bu kararsız akışlar, enerji momentum gibi taşınan miktarları laminer akışa göre farklı etkiler ve taşınan bu miktarların da kararsızlaşmasına sebep olur. Bu kararsızlıklar küçük ölçekli ve yüksek frekanslı olabileceğinden, pratik mühendislik hesaplamalarında oldukça maliyetli olabilir. Bunun yerine, anlık denklemlerle zaman ortalamalı (time-avarage), grup ortalamalı (ensemble-avarage) veya farklı manipülasyonlarla elde edilebilir. Bunun sonucunda bir dizi denklem ile daha ucuz yöntemlerle çözüme ulaşılabilir. nitekim kullanılacak denklemler bilinmeyen ek değişkenler içerir ve bu değişkenler bilinen akış fiziği niceliklerini belirlemek açısından türbülans modellerine ihtiyaç duyar. Bir çok akışkanlar mekaniği programı bu türbülans modellerini geliştirerek mühendislik uygulamalarındaki deneysel hesaplamaları ucuzlaştırmıştır. bu türbülans modellerinin bulunmasında bir çok bilim insanı da katkıda bulunmuştur. bunlardan bazıları:
  • Spalart-Allmaras modeli 

    • $k$- $\epsilon$ models
      • Standard $k$- $\epsilon$ model

      • Renormalization-group (RNG) $k$- $\epsilon$ model

      • Realizable $k$- $\epsilon$ model

    • $k$- $\omega$ models
      • Standard $k$- $\omega$ model

      • Shear-stress transport (SST) $k$- $\omega$ model

    • $v^2$- $f$ model (add-on)

    • Transition $k$- $kl$- $\omega$ model

    • Transition SST model

    • Reynolds stress models (RSM)
      • Linear pressure-strain RSM model

      • Quadratic pressure-strain RSM model

      • Low-Re stress-omega RSM model

    • Detached eddy simulation (DES) model, which includes one of the following RANS models.
      • Spalart-Allmaras RANS model

      • Realizable $k$- $\epsilon$ RANS model

      • SST $k$- $\omega$ RANS model

    • Large eddy simulation (LES) model, which includes one of the following sub-scale models.
      • Smagorinsky-Lilly subgrid-scale model

      • WALE subgrid-scale model

      • Dynamic Smagorinsky model

      • Kinetic-energy transport subgrid-scale model

Tek bir türbülans modeli evrensel olarak tüm problem sınırları için üstün olduğu kabul edilmemesi talihsiz bir gerçektir. Türbülans modelinin seçimi, akış fiziği, belirli bir problem için uygulama gereken doğruluk seviyesi , mevcut hesaplama kaynakları, bilgisayar gücü ve simülasyon için kullanılması gereken süre gibi bir çok elemente bağlıdır. Uygulamada çözümünü yapacağınız problem için en uygun modeli seçmek çeşitli çözüm fonksiyonlarını ve sınırlarını öğrenmeniz gerektiği anlamına gelir. Bu çözüm metodları ayrı ayrı açıklanacak ve ne işe yaradıkları, teorileri, hangi türbülans modelini ne gibi durumlarda kullanmamız gerektiğini diğer makalelerde gösterilecektir.
Tags

Yorum Gönder

0 Yorumlar