A new hybrid finite-volume/particle method for the pdf equations of turbulent flows and performance of velocity models

Kimyasal reaksiyon içeren türbülanslı akışların modellenmesinde kullanılan birleşik OYFmodel denklemlerinin sayısal çözümü için geliştirilen hibrit çözüm yöntemi (hybrid method)en iyi alternatif metoda kıyasla 50 veya daha fazla etkin olduğu görülmüştür (Muradoğlu(2000)). Birleşik olasılık yoğunluk fonksiyon metodunda, kimyasal reaksiyon içerentürbülanslı akış tek nokta, tek zaman hız-türbülans frekansı-kompozisyon birleşik yoğunlukfonksiyonu yardımı ile modellenmektedir. Bu yöntemde birleşik OYF evolusyon denklemiNavier-Stokes ve komposizyon kütle korunum denklemlerinden elde edilmekte ve açık(unclosed) terimler stokastik diferansiyel denklemler (SDD) yardımı ile modellenmektedir.Stokastik diferansiyel denklemler OYF metodu ikinci moment seviyesinde mevcut Reynoldsgerilme modellerine eşdeğer olacak şekilde inşa edilmektedir. Modellenmiş OYF evolusyondenkleminin çözümünde kullanılan hibrit çözüm metodu sonlu hacimler yöntemi ve partiküledayalı Monte Carlo metodunun uygun şekilde birleştirilmesinden oluşmakta ve her ikiyöntemin en iyi yönlerini birleştirme prensibine dayanmaktadır. Bu çalışmada hibrit çözümyönteminin ilk versiyonunda kullanılan yoğunluk tabanlı sonlu hacimler yöntemi (Muradoğluve diğerleri (2001)) basınç tabanlı SIMPLE tipi sonlu hacimler yöntemi (Peric, 1999) iledeğiştirilmiş ve küt cisim ile stabilize edilmiş türbülanslı alevin modellenmesinde başarı ilekullanılmıştır. Yeni hibrit metodun eski versiyondan çok daha etkin olduğu gösterilmiş vekullanımının da çok daha kolay olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca yeni hibrit çözüm yöntemikullanılarak OYF metodunda kullanılan hız modellerinin performansları değerlendirilmiş vemodel sabitleri optimize edilmiştir. Bu çerçevede basitleştirilmiş Langevin (SLM),Lagrangian Isotropization of Production (LIPM) ve Lagrangian Speziale Sarkar Gatksi(LSSG) hız modellerinin performansları karşılaştırılmalı olarak değerlendirilmiş ve LIPM veLSSG model sabitleri optimize edilmiştir. Bu çalışma sonucunda hız model sabitlerininkimyasal reaksiyon içeren türbülanslı akışların simülasyonunda sonuçları çok etkilemediğiancak yanmasız türbülanslı akışların simülasyonunda sonuçların model katsayılarına çokhassas olduğu gözlenmiştir. Sonuçların katsayılara hassaslığının incelenmesi sonucundaLIPM ve LSSG modelleri için yeni katsayılar önerilmiş ve yeni katsayılar ile yapılansimülasyonlarda ortalama değerlerin hesaplamada deneysel sonuçlarla karşılaştırıldığındayüzde 25'e varan iyileşmeler gözlenmiştir.Danışman: Tarih:Enstitü Müdürü: Tarih: