A study to evaluate scales in some turbulent flows in view of quantic behavior of turbulence using experimental results
Deneysel sonuçları kullanarak türbülansın kuantik davranışı yaklaşımıyla bazı türbülanslı akımlarda ölçekleri değerlendirmeye yönelik bir çalışma
- Tez No: 686274
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET CEVDET ÇELENLİGİL, PROF. DR. CAHİT ÇIRAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- 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: 152
Özet
Günümüzde türbülanslı akımların yapısını anlamak için; türbülansı oluşturan çevrintilerin boyutları, ömür süreleri ve enerji içeriklerinin bilinmesi gerekmektedir. Spektral yaklaşım, bu yapının bulunmasına yardımcı olan, frekansa bağlı enerji spektrumunun elde edilmesini sağlayabilir. Bu tez çalışmasında, türbülansın fiziği ile tutarlı olan frekansa bağlı enerji spektrumu kullanılarak, çevrintilerin boyutlarının yani dalga boylarının bulunmasına odaklanılmaktadır. Bunun nedeni, türbülanslı akımlardaki çevrintilerin boyutlarının, dalga boyu ve dolayısıyla dalga sayısı ile ilişkili olmasıdır. Literatürdeki türbülansa yönelik çalışmalar, dalga sayısını elde etmek için frekans ve dalga sayısı arasındaki saçılım ilişkisini kullanmaktadır. Bahsedilen saçılım ilişkisi genellikle Taylor'ın donuk türbülans yaklaşımına dayanmaktadır ve literatürde, bu ilişkinin kullanıldığı çalışmalara sıklıkla rastlanılmaktadır. Fakat, bu yaklaşımın bazı eksiklikleri ve sınırlamaları bulunmaktadır. Bu yüzden, literatürde bu metot ile ilgili birçok çalışma bulunmaktadır. Bu çalışmaların bir kısmı metodu test ederken, bir kısmı metot üzerinde düzeltme yapmakta ve diğer çalışmalar ise bu metoda alternatif yöntem aramaktadır. Mevcut tez çalışması, C. Çıray tarafından önerilen ve Taylor'ın yaklaşımına alternatif olarak ortaya çıkmış olan Türbülansın Kuantik Davranışı metodunun uygulamalarından oluşmaktadır. Bu metot, türbülansın doğasını, parçacık ve dalga karakteri de dahil olmak üzere ikili bir karakter ile açıklamaktadır ve her bir frekansa karşılık gelen dalga sayısının bulunabilmesi için matematiksel hesaplama prosedürü sunmaktadır. Mevcut tez çalışmasının ilk adımı, bu metodun Matlab kodu haline getirilmesidir. Bahsedilen kod, frekansa bağlı enerji spektrumunu elde etmek amacıyla spektral yaklaşımı kullanmaktadır. Sonrasında, alternatif metodun matematiksel prosedürü takip edilerek her bir frekansa karşılık gelen dalga sayıları elde edilir. Bu çalışmada, bahsedilen kod kullanılarak, çeşitli türbülanslı akım deneylerinin analizi yapılmıştır. Bu analizlerin sonucu olarak, dalga sayısına bağlı enerji spektrumu, literatürdeki çalışmalarla uyumlu bir şekilde elde edilmiştir. Böylece, çevrintilerin boyutları, ömürleri ve enerji içerikleri de türbülansın fiziksel davranışına uygun olarak hesaplanmıştır. Literatüre C. Çıray tarafından kazandırılan bu yaklaşımla ve bu yaklaşımın farklı akımlara uygulanmasıyla, türbülansın fiziğinin daha doğru anlaşılması ve türbülansa yönelik endüstriyel problemlerin çözümüne katkıda bulunulması hedeflenmiştir.
Özet (Çeviri)
The knowledge of the energy contents, sizes, and lifetimes of eddies is necessary to understand the structure of turbulent flows. The spectral approach can provide the frequency-dependent energy spectrum, which helps to find out this structure. The present study focuses on finding eddy sizes or wavelengths using the frequency-dependent energy spectrum, which is consistent with the physics of turbulence. This is because the eddy size is related to wavenumber. The turbulence studies in the literature use a dispersion relation that connects frequency to wavenumber. The mentioned dispersion relation is generally used based on Taylor's hypothesis, and examples of this usage are frequently encountered in the literature. Nevertheless, this approach has some deficiencies and limitations. As a result of this, several studies in the literature have tested and made corrections to this hypothesis. Some of them have tried to find alternative methods. The present thesis study includes the application of an alternative approach named Quantic Behavior of Turbulence (QBT) proposed by Çıray. With this approach, the nature of turbulence is explained with a dual character, including particle and wavy character. The mathematical procedure offered by this approach finds wavenumber to corresponding frequency. Within this study, the first step has been an implementation of this method to a Matlab code. This computer code uses the spectral approach to obtain the spectrum in the frequency domain. After that, the wavenumbers are provided by pursuing the mathematical procedure of QBT. Then, several different types of turbulent flows have been analyzed by this code. As a consequence of these analyses, the spectrum in the wavenumber domain is obtained in accordance with the data from the literature. With this approach, results such as sizes, lifespans, and energy contents of eddies are calculated in conformity with physical behavior. It is aimed that this approach and this study can contribute to more accurate understandings and solutions of turbulence problems.
Benzer Tezler
- Çukur yapıların yüzey sürtünme direncine olan etkilerinin hesaplamalı ve deneysel olarak incelenmesi
Experimental and computational investigation of the effect of dimpled surfaces on skin friction reduction
YASİN KAAN İLTER
Doktora
Türkçe
2023
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. UĞUR ORAL ÜNAL
- Sayısal yöntemler kullanarak sualtı araçlarının hidro ve vibroakustiğinin çözümü ve dijital sonar tasarımı
Hydro and vibroacoustical solution of underwater vehicles using numerical methods and digital sonar design
EMRE GÜNGÖR
Doktora
Türkçe
2018
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İLYAS BEDİİ ÖZDEMİR
- Fraktal geometri ve hidrolik pürüzlülük
The Fractal geometry and the hydraulic roughness
SAİT ALANSATAN
- Dikey dalan sıvı jeti için farklı jet çıkış geometrilerinin havalandırma miktarına etkisinin sayısal olarak incelenmesi
Investigation of the different nozzle geometries for vertical plunging water jet air entrainment with numerical methods
BURAK ALP KARAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YAKUP ERHAN BÖKE
DR. ZAFER GEMİCİ
- A fast 3d flow field prediction around bluff bodies using deep learning
Derin öğrenme kullanılarak küt cisimler etrafındaki 3 boyutlu akış alanının tahmini
FARHAD NEMATI TAHER
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ABDUSSAMET SUBAŞI