A study to evaluate scales in some turbulent flows in view of quantic behavior of turbulence using experimental results

Günümüzde türbülanslı akımların yapısını anlamak için; türbülansı oluşturan çevrintilerin boyutları, ömür süreleri ve enerji içeriklerinin bilinmesi gerekmektedir. Spektral yaklaşım, bu yapının bulunmasına yardımcı olan, frekansa bağlı enerji spektrumunun elde edilmesini sağlayabilir. Bu tez çalışmasında, türbülansın fiziği ile tutarlı olan frekansa bağlı enerji spektrumu kullanılarak, çevrintilerin boyutlarının yani dalga boylarının bulunmasına odaklanılmaktadır. Bunun nedeni, türbülanslı akımlardaki çevrintilerin boyutlarının, dalga boyu ve dolayısıyla dalga sayısı ile ilişkili olmasıdır. Literatürdeki türbülansa yönelik çalışmalar, dalga sayısını elde etmek için frekans ve dalga sayısı arasındaki saçılım ilişkisini kullanmaktadır. Bahsedilen saçılım ilişkisi genellikle Taylor'ın donuk türbülans yaklaşımına dayanmaktadır ve literatürde, bu ilişkinin kullanıldığı çalışmalara sıklıkla rastlanılmaktadır. Fakat, bu yaklaşımın bazı eksiklikleri ve sınırlamaları bulunmaktadır. Bu yüzden, literatürde bu metot ile ilgili birçok çalışma bulunmaktadır. Bu çalışmaların bir kısmı metodu test ederken, bir kısmı metot üzerinde düzeltme yapmakta ve diğer çalışmalar ise bu metoda alternatif yöntem aramaktadır. Mevcut tez çalışması, C. Çıray tarafından önerilen ve Taylor'ın yaklaşımına alternatif olarak ortaya çıkmış olan Türbülansın Kuantik Davranışı metodunun uygulamalarından oluşmaktadır. Bu metot, türbülansın doğasını, parçacık ve dalga karakteri de dahil olmak üzere ikili bir karakter ile açıklamaktadır ve her bir frekansa karşılık gelen dalga sayısının bulunabilmesi için matematiksel hesaplama prosedürü sunmaktadır. Mevcut tez çalışmasının ilk adımı, bu metodun Matlab kodu haline getirilmesidir. Bahsedilen kod, frekansa bağlı enerji spektrumunu elde etmek amacıyla spektral yaklaşımı kullanmaktadır. Sonrasında, alternatif metodun matematiksel prosedürü takip edilerek her bir frekansa karşılık gelen dalga sayıları elde edilir. Bu çalışmada, bahsedilen kod kullanılarak, çeşitli türbülanslı akım deneylerinin analizi yapılmıştır. Bu analizlerin sonucu olarak, dalga sayısına bağlı enerji spektrumu, literatürdeki çalışmalarla uyumlu bir şekilde elde edilmiştir. Böylece, çevrintilerin boyutları, ömürleri ve enerji içerikleri de türbülansın fiziksel davranışına uygun olarak hesaplanmıştır. Literatüre C. Çıray tarafından kazandırılan bu yaklaşımla ve bu yaklaşımın farklı akımlara uygulanmasıyla, türbülansın fiziğinin daha doğru anlaşılması ve türbülansa yönelik endüstriyel problemlerin çözümüne katkıda bulunulması hedeflenmiştir.