Silindir üzerindeki akışın çentik ile kontrolünün sayısal olarak araştırılması
Numerical investigation of controlling flow on a cylinder by groove
Yazar: FATİH SARAÇ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ CEM KOLBAKIR
Samsun Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Havacılık ve Uzay Mühendisliği = Aeronautical Engineering ; Uçak Mühendisliği = Aeronautical Engineering

Özet:
Silindir gibi küt cisimlerin üzerindeki akış, yüzeyde yapılacak değişiklikler ile kontrol 
edilebilir. Bu değişikliklerden birisi de yüzey üzerine delikler açmaktır. Açılacak deliğin 
konumuna ve büyüklüğüne göre küt cisimler etrafındaki akış değişebilir. 
Bu çalışmada silindir yüzeyine açılan, salınım yapan (türbülans üreten), boşluk ile 
akışın silindir yüzeyindeki tutunma performansı iyileştirilmiştir. Yöntem olarak Reynolds 
Ortalamalı Navier Stokes ve Ayrık Girdap Simülasyonu yaklaşımları kullanılarak 
hesaplamalı akışkanlar dinamiği analizleri yürütülmüştür. Çalışılan Reynolds Sayısı 
8000'dir. Bu Reynolds Sayısı, silindir etrafı akış sınıfı olarak kayma tabakası rejimine denk 
gelmektedir.
RANS yaklaşımıyla farklı konumlardaki ve büyüklükteki boşluklar için yapılan 
hesaplamalar sonucunda ön kenarı 65 °'de bulunan, derinliği silindirin çapının 1/8 ve 
uzunluğu silindir çapının 1/4 olan silindir üzerindeki boşluğun en iyi tutunma performansı 
sağladığı görülmüştür. Sonrasında, bu boşluğun silindirin arka kısmında yaratacağı etkileri 
en doğru şekilde gözlemlemek amacıyla boşluklu silindir etrafında Ayrık Girdap 
Simülasyonu yaklaşımı ile hesaplamalar yürütülmüştür. Yapılan hesaplamalar sonucunda 
silindirin üzerine açılan boşluğun etkileri incelenmiştir. Bu etkiler başlıca silindire etki eden 
kuvvetler, kayma tabaka içerisindeki laminardan türbülansa geçiş karakteri, ayrılma açısı, 
girdap dökülme sıklığı, girdap oluşum mesafesi (maksimum çalkantı noktası) ve ard bölgesi
merkez uzunluğudur.

Abstract:
The flow over blunt bodies, such as cylinders, can be controlled by modifying the 
surface. One such modification involves creating holes on the surface. Depending on the 
location and size of the hole, the flow around blunt bodies can change.
In this study, the flow attachment performance on the cylinder surface was improved 
using an oscillating (turbulence-generating) cavity created on the cylinder surface. 
Computational fluid dynamics (CFD) analyses were conducted using Reynolds-Averaged 
Navier-Stokes (RANS) and Detached Eddy Simulation (DES) approaches. The Reynolds 
number under consideration was 8000, corresponding to the shear layer regime for flow 
around the cylinder.
RANS-based computations were performed for cavities of varying positions and sizes. 
As a result, it was found that the cavity located at the leading edge at 65°, with a depth of 
1/8 of the cylinder diameter and a length of 1/4 of the cylinder diameter, provided the best 
attachment performance. Subsequently, to observe the effects of this cavity on the rear 
section of the cylinder more accurately, computations were carried out using the Detached 
Eddy Simulation approach for the cylinder with the cavity. The results examined the effects 
of the cavity on the cylinder, focusing on parameters such as forces acting on the cylinder, 
the laminar-to-turbulent transition character within the shear layer, separation angle, vortex 
shedding frequency, vortex formation distance (maximum turbulence point), and the 
centerline length of the wake region.