Serbest su yüzeyinin farklı torpido benzeri geometlerle olan etkileşiminin akış karakteristiklerine etkisinin incelenmesi

Bu çalışmada, serbest yüzeye yakın çeşitli torpido benzeri geometrilerin etrafındaki akış yapıları boya deneyi, Parçacık Görüntülemeli Hız (PIV) ölçüm tekniği ve Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (CFD) kullanılarak incelenmiştir. Çalışma, 0.5≤h/D≤3.5 arasındaki daldırma oranları ve hücum açıları α=0°, 4°, 8° ve 12° arasındaki geometrinin karakteristik uzunluktan hesaplanan Re=2x104 ve 4x104 için yapıldı. Eliptik ve küresel burun yapıları kullanılarak ve kuyruk kısmına kanatlar eklenerek pasif kontrol yöntemleri uygulanmıştır. Serbest yüzey benzeşimi VOF çok fazlı modeli kullanılarak oluşturuldu. Sonuçlar, daldırma oranının azalması ile sürükleme katsayısı CD'nin arttırdığını göstermiştir. Serbest yüzey etkisi altındaki art izi bölgesinin daldırma oranı h/D<1.5 için genel yapısı asimetrik ve serbest yüzey ile etkileşimi olduğu gözlendi. Akış alanının daha düşük daldırma oranlarındaki daralması nedeniyle, geometrinin üst yüzeyi ile serbest yüzey arasında jet benzeri akış her iki burun yapısı içinde oluşmaktadır. Küresel burun yapısı eliptik olana göre, tüm durumlar için serbest yüzey ile daha fazla etkileşimi ile yüzeyde daha fazla bozulmaya neden oldu. Serbest yüzeyin etkisi h/D≥2.5 için ihmal edilebilir mertebededir. Eliptik burun, üst yüzeyinde gecikmiş akış ayrımı ve daha düşük CD değerleri ile küresel buruna kıyasla akış kontrolünde daha etkili bulundu. Ayrıca, 4-kanatlı kuyruk art izi bölgesinde girdap kopmalarını bastırmada daha etkili bulundu.