Farklı geometrili karayolu taşıtlarında hava direnci katsayısının lattice boltzmann metodu (LBM) ile belirlenmesi
Determinig the aerodynamic drag coefficient using the lattice boltzmann method (LBM) for different vehicle geometries
Yazar: ERMAN ASLAN
Danışman: DOÇ. DR. İMDAT TAYMAZ ; PROF. DR. ALİ CEMAL BENİM
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Tasarım ve İmalat Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Lattice Boltzmann Metodu (LBM), son yirmi yılda kullanılan akış dinamiği problemlerini çözmek için kullanılan alternatif bir sayısal yaklaşımdır. Geleneksel Navier-Stokes tabanlı metotlardan farklı olarak, mikroskobik model ve mezozkobik kinetik denklemlere dayanır. LBM' in geleneksel Navier-Stokes tabanlı metotlara göre birçok avantajı olması nedeni ile son yıllarda artan bir şekilde kullanılmaktadır.Bir katı cismin üzerindeki akış pratikte sıkça görülen bir olaydır ve sayısız fizik olayına neden olmaktadır. Bunların en başlıları, katı cismin üzerinde akış istikameti paralelinde olan direnç kuvveti ve akışa dik yönde olan kaldırma kuvvetidir. Direnç ve kaldırma kuvveti akışkan yoğunluğuna ve hızına, katı cismin boyutuna, şekline ve yönüne ve buna bağlı olarak diğer etkenlere bağlıdır. Bu nedenle bu tür akışlarda, direnç ve kaldırma kuvvetinin yerine direnç ve kaldırma katsayısı kullanılmalıdır. Direnç katsayısı tahmini pratikte en çok karayolu taşıtları (binek araç, tır vb.) üzerindeki akışlarda önemlidir.Karayolu taşıtlarındaki direnç katsayını bulmak için, günümüze kadar birçok deneysel ve nümerik çalışma yapılmıştır. Numerik çalışmaların birçoğu geleneksel Navier-Stokes tabanlı metotlar ile yapılmıştır. Bu tez çalışmasında, direnç katsayısı tayini için, Lattice Boltzmann Metodu kullanılarak bir Fortran kodu geliştirilmiştir. LBM ile elde edilen direnç katsayısı ile geleneksel metotlardan elde edilen direnç katsayısı birbirlerine yakın çıkmıştır. Direnç katsayısının, geleneksel metotların dışında, LBM ile hesaplanabilirliği ortaya koyulmuştur.

Abstract:
Lattice Boltzmann Method (LBM) is alternative approach to solve the flow dynamic problems last two decades. LBM is based on microscopic model and mesoscopic kinetic equations, differently from the traditional Navier-Stokes based methods. Because of, LBM has a lot of advantages to the traditional Navier-Stokes based methods, usage of LBM is increased.Flow over the bluff bodies is seen frequently in the practice and it causes numerous physical phenomena, e.g drag force. Drag force occurs on the bluff body due to parallel the flow direction and lif force occurs on the bluff body due to perpendicular to flow direction. Drag and lift force depends on flow density and velocity, bluff body geometry and direction. Therefore, drag and lift coefficient must be used instead of drag and lift force. Determination of drag coefficient is important for flows over the different vehicle geometries.In order to determine drag coefficient, nowadays, there are lots of experimental and numerical studies. Many of the numerical studies are done with using traditional Navier-Stokes based methods. In this study, for determining the drag coefficient, a Fortran code is developed using LBM. The drag coefficients results of LBM and traditional methods are close each other. Therefore, LBM can use for determination of drag force instead of traditional methods.