Süpersonik kavite akışında arka duvar etkisinin OpenFOAM açık kaynak kodlu çözücü kullanılarak sayısal incelenmesi

Yeni nesil savaş uçaklarının mühimmat taşıdıkları yerleri temsil eden kavite bölgesi üzerindeki yüksek hızlı akışlar, havacılık uygulamalarında sıklıkla karşılaşılan, anlaşılması zor, karmaşık, zamana bağlı ve türbülanslı bir yapıya sahip olup, çözülmesi elzem bir problemdir. Bu doğrultuda literatürde birçok sayısal ve deneysel çalışma bulunmaktadır. Bu çalışmada, süpersonik rejimde 1,4 Mach ile 1,8 Mach aralığında serbest akış hızına sahip olan dikdörtgen şeklindeki açık kavite akışının hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) ile sayısal analizleri gerçekleştirilmiştir. Çalışmada; iki boyutlu, türbülanslı, sıkıştırılabilir akış için zamana bağlı Reynolds Ortalamalı Navier Stokes Denklemleri açık kaynak kodlu bir program olan OpenFOAM yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Bulunan sonuçlar, kavitenin kritik bölgeleri olan arka ve alt duvar için basınç katsayıları ve ses basınç seviyeleri cinsinden sunulmuştur. Kavite bölgesinde yüksek hızlı akıştan ve türbülanstan kaynaklanan basınç salınımlarını ve ses basınç seviyelerini düşürebilmek için akışa pasif kontrol yöntemleri uygulanmıştır. Pasif kontrol yöntemleri kapsamında, kavitenin en kritik bölgesi olan arka duvar geometrisinde parametrik modifikasyonlar yapılarak kavitede oluşan gürültü seviyeleri azaltılmaya çalışılmıştır. Bu parametrik çalışmalar; kavite arka duvarına eğim verme çalışmaları, kavite arka duvarında hilal geometrisi oluşturma çalışmaları ve kavite arka duvar boyunu kısaltma çalışmalarıdır. Çalışmalarda kesme tabakası ile kavite arka duvar etkileşiminin azaltılması sonucunda ses basınç seviyelerinde iyileşmeler sağlanmıştır. Gürültü seviyelerini azaltan en iyi arka duvar geometrilerinin kombinasyonları ile sistematik bir şekilde parametrik eniyileştirme çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Çalışmaların sonucunda gürültü seviyelerinin en iyi olduğu ideal kavite konfigürasyonu elde edilmiştir. Son olarak, en iyi sonuçları veren kavite konfigürasyonu için süpersonik rejimde farklı Mach sayılarının akışa etkileri incelenmiştir. Yapılan çalışmada kullanılan açık kaynak kodlu HAD çözücüsü OpenFOAM yazılımının güvenilirliği süpersonik kavite akışı için ispatlanmıştır.