Silindir Etrafındaki Kararsız Akışın Farklı Türbülans Modelleri ile Sayısal Olarak İncelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, kritik altı olan 5000 Reynolds sayısında silindir etrafındaki kararsız akış farklı türbülans modelleri ile sayısal olarak incelenmiş ve bu modellerin performansları test edilmiştir. Çalışmada, aynı şartlarda aynı ağ yapısında türbülans modelleri olarak LES, k-ω tabanlı DES, k-ε Realizable ve k-kL-ω transition modelleri kullanılmıştır. Benzeşimlerden elde edilen sayısal ortalama akış yapısı, sürükleme kuvvet katsayısı ve Strouhal sayısı sonuçları, literatürden benzer şartlarda yapılan bir deneysel çalışmanın sonuçlarıyla kıyaslanmıştır. İncelenen parametreleri LES ve DES modelleri düşük hata ile tahmin etmiştir. Diğer modellerden k-kL-ω transition modeli sadece Strouhal sayısını iyi sonuç verirken, k-ε Realizable modeli akış yapısını k-kL-ω transition modeline göre daha iyi verse de Strouhal sayısı ve sürüklenme katsayısı değerini daha yüksek hata ile vermiştir.

In this study, a numerical investigation on the unsteady flow over a circular cylinder using various turbulence models at a sub-critical Reynolds number 5000 were conducted and performances of those models were assessed. The LES, k-ω based DES, k-ε Realizable and k-kL-ω transition models were used as the same grid structure and turbulence models under the same flow conditions. Numerical results on the mean flow structures, drag force coefficients, Strouhal numbers were compared with an experimental study in the literature which performed at similar flow conditions. The LES and DES models were predicted these parameters with very low errors. While the prediction of k-kL-ω transition model on the Strouhal number agrees well with experiments, predictions on the other parameters do not agree well. However, prediction of the k-ε Realizable model on the mean flow structure is better than k-kL-ω transition model, this model predicted drag coefficient and Strouhal number with high error.