Use of detached eddy simulation for aerodynamics and aeroacoustics of blade sections
Kanat kesitlerinin aerodinamik ve aeroakustik incelenmesinde ayrık çevrinti benzetimi
- Tez No: 503687
- Danışmanlar: PROF. DR. YUSUF ÖZYÖRÜK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Havacılık Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 141
Özet
Türbülans kaynaklı gürültünün incelenmesi zamansal ve uzaysal bağlamda yüksek çözünürlük gerektirir. Geniş bantlı gürültü benzetimi araçlarından biri olan doğrudan sayısal benzetim (DNS) en kapsayıcı olandır. Ancak, yüksek çözünürlük gereksiniminden ötürü mühendislik problemlerinde kullanılamaz. Diğer uçta ise sanayi tarafından yaygınca kullanılmakta olan Reynolds ortalamalı Navier-Stokes (RANS) yaklaşımı vardır. Onun kullanımı ise tutunan akış problemleriyle sınırlı olmakla birlikte, zaman-ortalamalı yaklaşımı türbülans içeriğindeki salınımları yok eder. Büyük çevrinti benzetimi (LES) ise daha mühendislik problemleri için pahalı olmayı sürdürmektedir. Bu noktada yardıma melez RANS/LES yetişir. Bu yöntem, sınır tabakayı RANS ile çözmek yoluyla, geniş bantlı bir gürültü benzetimini daha ucuza sağlayabilir. Bir melez RANS/LES yöntemi olarak ayrık çevrinti benzetimi (DES), yapılan geliştirmelerle gürültü benzetimi alanında giderek daha çok kullanılmaya başlamıştır. DES yetisi tecimsel kodlarda bulunsa da, bu kodlardaki düşük mertebeli yüksek yitimli sayısal ayrıklaştırmalar çok ağ noktası gerektirmektedir. İşte bu yüzden bu çalışmanın amacı, düşük yitimli düşük dağılmalı yüksek mertebeli ve DES destekli bir akış çözücüsü geliştirmektir. Böylece, bir nesne üzerindeki gürültü kaynaklarını oluşturan çevrintiler çözümlenebilecektir. DES için yeni önerilmiş bir geliştirme, modeli tutunan akışlarda bile işlevsel kılmaktadır. Yapılan doğrulama çalışmaları göstermektedir ki çözücü gerçekten de düşük yitimli bir davranıştadır. Ayrıca bir kanat kesidi gürültüsü problemi de çözülmüştür. Bu gibi problemlerin çözümü, rüzgar türbini kanat tasarımı çalışmalarına yönelik önemli adımlardır. Hesaplanan akış üzerinden uzaktaki gürültüyü kestirmek için Ffowcs Williams \& Hawkings akustik anoloji yöntemi kullanılmıştır. Elde edilen aerodinamik ve aeroakustik sonuçlar literatürdeki deney ve benzetim verileriyle örtüşmektedir. Üstelik bu, LES yaklaşımına kıyasla çok daha ucuza getirilmektedir.
Özet (Çeviri)
Investigation of noise generation mechanisms due to turbulence necessitates resolution of eddies in space and time. Among the broad-band noise simulation tools, direct numerical simulation (DNS) is the most comprehensive one. However, it is prohibitively expensive. At the other extreme, unsteady Reynolds-averaged Navier-Stokes (URANS) based solvers, which are widely used in industry, can merely be reliable for attached flows. Besides, the inherent time-averaging procedure destroys the unsteadiness of eddies in most of the scales. Moreover, large-eddy simulation (LES) is still expensive in Reynolds numbers of industrial interest. At that point, use of hybrid RANS/LES approaches come to aid for capturing broad range of spectrum at acceptable costs. As a non-zonal variant, detached-eddy simulation (DES) has increasingly become useful in determination of noise generation mechanisms. There are commercial codes with DES modules. However, because of highly dissipative and dispersive low-order schemes of such codes, direct simulation of noise requires extremely fine meshes. Therefore, the aim of this thesis is to develop a low-dissipative low-dispersive high-order finite volume code to solve the compressible Navier-Stokes equations with DES capability, which will enable resolving eddies that are responsible for aeroacoustic noise generation around bodies. Thanks to an enhancement over DES, the model becomes more viable in attached flow problems, with a swifter switch to LES mode towards the outer boundary layer. Several validation studies reveal the solver's low-dissipation qualities. Finally, noise from a wing section is investigated. This is an important step towards design of quieter wind turbine blades. Ffowcs Williams and Hawkings acoustic analogy is utilized for prediction of the noise at far locations. Both the aerodynamic and aeroacoustic results show good agreements with the benchmark data, for markedly less computational cost than an LES study.
Benzer Tezler
- Delayed detached-eddy simulation based predictions of boundary layer transition and cavity flow noise
Sınır tabakası geçişi ve boşluk akışı gürültüsünün geciktirilmiş ayrık-çevrinti benzetimine dayalı hesaplamaları
ÖZGÜR YALÇIN
Doktora
İngilizce
2021
Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUSUF ÖZYÖRÜK
- Use of lesp (Leading edge suction parameter) and effective angle of attack measurements for gust mitigation
Sağanak etkisinin azaltılması için lesp (Hücum kenarı emme parametresi) ve efektif hücum açısı ölçümlerinin kullanımı
ELİF ACAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURİYE LEMAN OKŞAN ÇETİNER YILDIRIM
- A numerical investigation on passive flow controls of open cavities at transonic speeds
Açık kavitelerin pasif kontrolünün transonik akışlarda sayısal incelenmesi
OĞUZHAN DEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BAYRAM ÇELİK
DOÇ. DR. KÜRŞAD MELİH GÜLEREN
- Gemi pervanelerinde kavitasyon ve kavitasyon erozyonu modellemesi
Cavitation and cavitation erosion modeling on marine propellers
ONUR USTA
Doktora
Türkçe
2018
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMİN KORKUT
- Dikey yarıklı balık geçitlerinin deneysel ve sayısal modellemesi
Experimental and numerical modeling of vertical slot fish passage
MEHMET CELAL CAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
İnşaat MühendisliğiHarran Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. VEYSEL GÜMÜŞ