Farklı Ağ Elemanı Boyutlarının ve Türbülans Modellerinin Düz Levha Sürtünme Direnci Üzerindeki Etkisinin Sayısal Olarak İncelenmesi

Abstract

Geminin hız gereksinimini karşılayacak makine gücünü belirlemek için gemi direncinin doğru bir şekilde tahmin edilmesinde kullanılan model deneyleri yönteminde model deneylerinin sonuçları ölçeklendirilerek modelden gemiye aktarılır ve gemi direnci belirlenir. Bu aktarımda uygulanan işlem adımlarında düz bir levhanın sürtünme direncinin belirlenmesi önemli bir rol oynamaktadır. Bu çalışmada iki boyutta düz bir levha üzerindeki akış 7 farklı Reynolds sayısı aralığında hesaplamalı akışkanlar dinamiği kullanılarak standart k-ε (gelişmiş duvar yaklaşımı ile) ve SST k-ω türbülans modelleri ile analiz edilmiştir. Analizler neticesinde yerel ve toplam sürtünme katsayıları ampirik bağıntılarla karşılaştırılmış, farklı ağ boyutlarının sayısal çözümler üzerinde etkisi incelenmiş ve türbülans modelleri karşılaştırılmıştır. Öncelikle akış yönünde eleman sayısı ve ilk ağ elemanın duvardan olan mesafesinin değiştirildiği ağ yapıları oluşturulmuştur. Bu ağ yapılarının seçilen türbülans modellerinde sürtünme direnç katsayıları ile olan ilişkisini belirleyebilmek için en düşük ve en yüksek hızda analizler gerçekleştirilmiştir. Analizler neticesinde akış yönündeki eleman sayısının toplam direnç katsayısı üzerinde etkisinin çok az olduğu görülmüştür. Buna karşın ilk ağ elemanın duvardan olan mesafesi özellikle düşük Reynolds sayısında gerçekleştirilen analizlerde etkilidir. En düşük ve en yüksek hızlarda gerçekleştirilen analizlerde yerel sürtünme direnç katsayısı eğrisinin ampirik bağıntılarla olan uyumlu olduğu ağ yapısında tüm hızlar için analizler gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak toplam sürtünme direnç katsayısı ve maksimum sınır tabaka kalınlıkları SST k-ω türbülans modeline göre standart k-ε (gelişmiş duvar yaklaşımı ile) türbülans modelinde daha büyük çıkmaktadır.