A study of turbulence characteristics of some turbulent flows using experimental data with application of quantic behavior of turbulence
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, HAVACILIK VE UZAY MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: ILGIN ÇOLAK
Danışman: Mustafa Perçin
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Türbülans olgusu havacılık ve uzay biliminde önemli bir yer tutmaktadır ve hala bu olgunun aydınlatılmamış yönleri bulunmaktadır. Türbülansın fiziksel mekanizmasını anlamak için onu çevrinitiler bağlamında ele almak kritik bir husustur. Bir süre boyunca birlikte hareket eden ve belirli bir kimliği koruyan akışkan parçacıkları toplulukları 'çevrinti' diye adlandırılmaktadır ve çevrintiler türbülansın yapıtaşlarını teşkil ederler. Çevrintilerin yaşam süreleri boyunca olan hareketleri saçılımlı dalga hareketi olarak tanımlanabilir. Bunun için frekansın ve dalgaboyunun iletim hızı aracılığı ile ilişkili olduğu bir saçılım ilişkisi gerkelidir. Literatürde en sık kullanılan saçılım ilişkisi , G.I Taylor tarafından kendi Donuk Türbülans hipotezi kapsamında geliştirilmiş olan ilişkidir. Fakat bu ilişki çeşitli kısıtlamalara sahiptir. Öyle ki, bu ilişki spekturumun sadece evrensel denge bölgesini yeterli derecede temsil etmektedir. Bir diğer kısıtlama ise akışın uniform ve türbülans yoğunluğunun düşük olmasının gerkeliliğidir. Bu tez çalışmasının üzerine kurulduğu Türbülansın Kuantik Davranışı (TKD) yaklaşımı ise, Taylor' un saçılım ilişkisine alternatif bir saçılım ilişkisi önerir. Çıray\cite{Ciray_1980} tarafından geliştirilen, bu yaklaşım, türbülans fiziğini daha doğru temsil etmeyi ve bunu yukarıda bahsedilen kısıtlamalar olmadan daha evrensel bir kapsamda yapmayı amaçlar. Ayrıca bu yaklaşım türbülansın hem dalga hem de parçacık karakterine sahip olduğunu iddia etmektedir ve bu yüzden de türbülansın davranışı kuantik' olarak adlandırılmıştır. TKD nın tanımladığı yeni saçılım ilişkisi, dalga sayısı ve frekans arasında grup hızı aracılığıyla bir ilişki kurar. Buradaki grup hızı aynı zamanda anlık hızın salınan bileşenidir. Bu tez çalışmasının amacı, geliştirilen MATLAB kodunu kullanarak farklı deneysel verilere TKD'nin matematiksel yöntemini uygulamak ve türbülans fiziğini göz önünde bulundurarak sonuçları analiz etmektir. Bahsedilen kod TKD yaklaşımının matematiksel yöntemini kullanarak deneysel verilerden frekansa bağlı enerji spektrumları oluşturur ve bu bilgilerden yola çıkarak frekanslara karşılık gelen dalga sayılarını elde eder. Bu çalışmada iki farklı türbülant akış rejimine ait deneysel veriler incelenmiştir. İki veri için de, dalga saysına bağlı spektrum elde edilmiş ve karşılaştırmalar, elde edilen spektrumun literatür ile uyum sağladığını göstermiştir. Ayrıca dalgaboyu olarak elde edilen çevrinti boyutları da akışın gerçekleştiği fiziksel ortamın boyutları göz önüne alındığında oldukça anlamlıdır. Bu sonuçlar göz önünde bulundurularak bu tez çalışmasındaki TKD ve onun uygulamalarının türbülansın fiziksel mekanizmasını anlamakta oldukça faydalı olabileceği sonucunu çıkarmak mümkündür.