Büyük girdap benzetimi  analizleri için gerekli ağ çözünürlüğü üzerine bir çalışma
A study on required grid resolution  for large eddy simulation analyses
Yazar: Güleren, Kürşad Melih
Dergi: Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, Vol. 39 No. 4, 2023
Anahtar kelimeler: Engineering ; Mühendislik ; Computational Fluid Dynamics,LES,Large Eddy Simulation,Grid Resolution,Kolmogorov Scale,Taylor Scale ; Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği,LES,Büyük Girdap Benzetimi,Ağ Çözünürlüğü,Kolmogorov Ölçeği,Taylor Ölçeği,Filtre,Filter

Bu çalışmada türbülanslı akışların LES (Büyük Girdap Benzetimi) çözümlerinde sonuçların doğruluğundan emin olmak için gerekli ağ çözünürlüğü üzerine bir yöntem önerilmiştir. Bu öneride, deneysel veri yokluğunda doğru bir strateji ile oluşturulan ağ sayesinde LES çözümünün güvenilir olacağı ifade edilmektedir. İzlenilen bu yöntem kolayca uygulanabilir bir yapıda olup, daha önce LES ağ yeterliliği için çoklu ve farklı ağ yapıları kullanılarak yapılan ağdan bağımsız analizlerden farklı bir niteliktedir. İntegral, Kolmogorov ve Taylor Ölçekleri ile hücre boyutunu karakterize eden ölçeğin zamansal ve boyutsal karşılaştırmasını temel alan bu öneride LES çözümüne geçmeden ağ yeterliliği hakkında bilgi sahibi olunmuştur. Referans alınan U-kanalı akış problemi için mevcut deneysel veriler ile önerinin doğrulaması yapılmıştır. Sunulan önerinin doğrulama sonuçlara göre ana akış yönünde ve ana akışa dik yöndeki hızların doğru hesaplandığı, dolayısı ile önerinin birinci dereceden akış istatistiği parametrelerin belirlenmesi için yeterli olduğu yorumu yapılmıştır.  U-kanalında görülen iç duvardaki hızlanmanın, dış duvardaki yavaşlamanın, iç duvardaki akış ayrılmasının, ters akış oluşumunun ve gelişiminin doğru bir şekilde mevcut LES analizi yakalandığı görülmüştür.  İkinci dereceden akış istatistiği parametrelerinden ana akış ve ana akışa dik yöndeki hız salınımlarının karekök ortalaması değerlerine bakıldığında sonuçların olumlu ve kabul edilebilir düzeyde olduğu anlaşılmıştır. Neticede bu çalışmada sunulan LES için ağ yeterliliği önerisinin kolay uygulanabilir, hızlı ve güvenilir olduğu gösterilmiştir.

In this study, a metdolology is proposed on the required grid resolution to ensure the accuracy of the results in LES (Large Eddy Simulation) solutions of turbulent flows. In this proposal, it is stated that the LES solution will be reliable thanks to the grid created with a correct strategy in the absence of experimental data. This method is different from the grid-independent analyzes previously performed using multiple and different grid structures for the resolution adequacy for LES. In the proposal, which is based on the temporal and dimensional comparison of the Integral, Kolmogorov and Taylor Scales and the scale that characterizes the cell size, the information about resolution adequacy was obtained before proceeding the LES solution. For the referenced U-duct flow problem, the proposal has been validated with the available experimental data. According to the suggestions and validation results presented, it was interpreted that the velocities in the direction of the main flow and perpendicular to the main flow were calculated correctly. Therefore, the proposal was sufficient for the determination of the first-order flow statistics. It was observed that the acceleration in the inner wall, the deceleration in the outer wall, the flow separation near the inner wall, the formation and development of counterflow in the U-duct were accurately captured in the current LES analysis. When the root-mean- square values of the velocity oscillations in the direction of the main flow and perpendicular to the main flow, which are the second order flow statistics parameters, are examined, it is understood that the results are promising and acceptable. As a result, it has been shown that the resolution adequacy proposed for the LES in this study is easy to implement, fast and reliable.