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
- Tez No: 701460
- Danışmanlar: PROF. DR. YUSUF ÖZYÖRÜK
- Tez Türü: Doktora
- 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: 180
Özet
Bu tez, çeşitli Geciktirilmiş Ayrık-Çevrinti Simülasyonu (DDES) yöntemlerini kullanan yüksek dereceli bir çözücünün, boşluk akış gürültüsü ve sınır tabakası geçiş olayı tahmin yeteneklerini incelemektedir. Simülasyonları gerçekleştirmeden önce, çoklu-blok ağ yapısı ile birlikte yüksek mertebeli üst-üste grid özellikleri koda eklenmiştir. Böylece, kanat kesiti etrafındaki tünel ağ yapılarını ve iki ayrı bölgeden oluşan boşluk ağ yapılarını oluşturmak kolaylaşmıştır. Geçiş olayı çözümleri için, Baş-Çakmakçıoğlu (BCM) geçiş modeli, kayma-tabakasına-adapte (SLA) grid altı uzunluk ölçeğini kullanan DDES'e dahil edilmiş ve kanat kesitleri ve silindirlerin etrafındaki akış alanlarına uygulanmıştır. Sonuçlar, SLA yaklaşımının türbülanslı yapıları, geçiş olayı sonrası bölgede hızla arttırdığını ve aynı zamanda BCM modelinin gelen laminer akışı koruyarak geçiş başlangıcını doğru tahmin ettiğini göstermektedir. Bu iki yaklaşım arasındaki işbirliği, perdövites açılarındaki kanat kesitlerinin aerodinamik katsayılarının doğru bir şekilde yakalanmasını sağlamıştır. Öte yandan, SLA uzunluk ölçeği, M219 boşluk akışının ve bununla ilişkili gürültünün hesaplanması için Geliştirilmiş DDES yöntemine (IDDES-SLA) dahil edilmiştir. Boşluk problemlerinin, hesaplama kaynaklarına olan talebi azaltmak için fiziksel yan duvarlarının olmadığı kabul edilmiştir. Sonuçlar, genişliği en az bir derinlik olarak alındığında, boşluğun ortalama ve türbülanslı akış alanlarının yan duvarlar olmadan makul bir şekilde elde edilebileceğini göstermektedir. Ayrıca, standart olandan farklı olarak, SLA uzunluk ölçeğinin kullanımı Kelvin-Helmholtz kararsızlığının hakim olduğu bölgenin tahmin edilmesine yardımcı olmuştur. IDDES-SLA, test edilen yaklaşımlar arasında en iyi akustik sonuçları vermekte ve referans çalışmalarla iyi bir uyum göstermektedir. Viskoz yan duvarların yokluğu, ön duvarın yakınları dışında genel ses seviyeleri üzerinde bir etkiye sahip görünmemektedir.
Özet (Çeviri)
This dissertation investigates the boundary layer transition as well as the cavity flow noise prediction capabilities of a high-order in-house solver using various Delayed Detached-Eddy Simulation (DDES) frameworks. Before conducting the simulations, multiblock topology with a high-order overset grid technique is implemented into the solver, which makes mesh generation for complex geometries, such as the tunnel grids around blade sections, and cavity grids composed of two separate domains of the studied cases in this thesis. For the flow transition capability, the Baş-Çakmakçıoğlu (BCM) transition model is incorporated into DDES with a shear-layer-adapted (SLA) subgrid length scale, and applied to flowfields around a blade section and a cylinder. The results show that the BCM model captures the transition onset maintaining the laminar upstream flow while the SLA approach increases the turbulent content rapidly beyond transition. The collaboration between these two approaches enables capturing the aerodynamic coefficients of blade sections near the stall angles accurately. On the other hand, the SLA length scale is incorporated into the Improved DDES framework (IDDES-SLA) for computations of the M219 cavity flow, and its associated noise. The cavity problems are considered to have no physical lateral walls for reducing the demand for computational resources. The results show that for these specific cases the mean and turbulent flow fields could be captured reasonably without the lateral walls, when the cavity width is taken as at least one depth. In addition, unlike the standard one, the use of the SLA length scale helps capturing the Kelvin-Helmholtz instability dominated region. IDDES-SLA yields the best acoustic results among some other tested approaches, showing good agreement with reference studies. The absence of viscous lateral walls does not seem to have an impact on overall sound levels except near the front wall.
Benzer Tezler
- The development of turbulence modeling for hovering rotors by cell-centered scheme
Rotorlar için hücre merkezli şema ile türbülans modellemesinin geliştirilmesı
MAHTAB MANSOOR SAATLOO
Doktora
İngilizce
2023
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET HALUK AKSEL
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZGÜR UĞRAŞ BARAN
- 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
- Çift girişli boşaltmalı bir ramjet yanma odasında yanma kararsızlığının sayısal ve deneysel incelenmesi
Numerical and experimental investigation of combustion instability in a dual inlet dump type ramjet combustor
MEHMET BURAK SOLMAZ
Doktora
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiTOBB Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SITKI USLU
- Development of a high-order Navier-Stokes solver for aeroacoustic predictions of wind turbine blade sections
Rüzgar türbini pal kesitleri için aeroakustik tahminler amacıyla yüksek mertebeli bir Navier-Stokes çözücüsünün geliştirilmesi
ÖZGÜR YALÇIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUSUF ÖZYÖRÜK
- Experimental investigation of bluff body wake modification by splitter plate
Ayırıcı levha ile küt cisim iz modifikasyonunun deneysel olarak incelenmesi
SALİHA BANU YÜCEL
Yüksek Lisans
İngilizce
2008
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. N. L. OKŞAN ÇETİNER YILDIRIM
PROF. DR. M. FEVZİ ÜNAL