Aktif Kontrol Yöntemleri Hakkında Yorumlar

Kavite akışının aktif yöntemlerle kontrolü için kavite girişinde ve kavite duvarlarında belirlenmiş çeşitli konumlardan mikrojetler ve jetlerle hava üfleme çalışmaları gerçekleştirilmiştir.

Mikrojetlerle hava üfleme çalışmalarında kavite girişinde bir, kavite ön ve arka duvarlarında ikişer olmak üzere toplamda 7 konumdan dik üfleme gerçekleşmiştir. Mikrojetlerle üfleme yapılarak basınç genliklerinde artış ve azalış yakalanabildiği anlaşılmıştır. Mikrojetler ile hava üfleme gerçekleştirilerek kontrolsüz simülasyonda kavite duvarlarında gözlenen ses basınç seviyelerini düşürmenin ya da yükseltmenin mümkün olduğu anlaşılmıştır. Bütün kavite duvarlarında en yüksek ses basınç seviyesi düşürümü 3-4 dB civarındadır. En az noktadan üfleme yapılarak en etkin sonuçlara ulaşılan simülasyon kavite girişinden mikrojetlerle hava üflemenin yapıldığı MJB-1 simülasyonu olmuştur. MJB-1 simülasyonunda akış alanındaki basınç dağılımı genel olarak kontrolsüz simülasyona benzese de yüksek basınçlı dalgaların hafiflediği ve kavite arka duvarının etrafındaki basınç değerlerinin düştüğü gözlenmiştir. Ek olarak girişte üfleme yapılan konumun üzerinde basınç değerleri artmıştır. Akım çizgileri incelendiğinde kontrosüz durumdakinden daha gevşek yapılı girdapların oluştuğu ve küçük yapılı girdapların sayısında artış olduğu anlaşılmıştır. Vortisite dağılımı incelendiğinde girişten üfleme yapılarak kayma tabakası salınımları daha periyodik hale getirildiği görülmüştür.

Mikrojetlerle hava üfleme işleminde mikrojet deliklerinin mikrometre boyunda olması sebebiyle gerçek zamanlı akış kontrolünde sıkıntılar oluşabileceği düşünülmüş ve çalışmanın geri kalanında jetlerle üfleme gerçekleştirmenin etkisi araştırılmıştır. Jetlerle akış kontrolü çalışmalarında öncelikle mikrojetlerle üfleme yapılan MJB çalışmasında en etkin sonuçların elde edildiği giriş konumunda yoğunlaşılmıştır. Girişteki jet deliğinden farklı açılarda hava üfleme gerçekleştirilerek üfleme açısının akışa etkisi incelenmiştir. 6 farklı üfleme açısının denendiği çalışmada üfleme açısı düşürüldükçe akış kontrolünün etkinliği yitirilmiştir. En iyi sonuçlara dik üflemenin gerçekleştirildiği JB-1-90 simülasyonunda ulaşılmış ve kavite duvarlarında kontrolsüz simülasyona göre 3-4 dB ses basınç seviyesi düşürümü kaydedilmiştir. MJB-1 simülasyonundaki mikrojet deliklerinin olmadığı jet üfleme simülasyonu olan

JB-1-90 simülasyonu akış alanında basınç dağılımı ve akım çizgileri MJB-1 simülasyonuna oldukça benzemektedir. Dolayısıyla mikrojet deliklerine gerek olmadan jetlerle hava üflemenin akış kontrolü için yeterli olduğu sonucuna varılmıştır. Jetlerle akış kontrolü çalışmasının devamında kavite ön ve arka duvarlarına eşit aralıklı üçer jet deliği konumlandırılmış ve bu deliklerden farklı kombinasyonlarda hava vakumlama gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar değerlendirilirken vakumlamanın yapılmadığı duvarlardaki ses basınç seviyeleri üzerine yoğunlaşılmıştır.

Kavite ön duvarından vakumlama yapılan JS-LE simülasyonlarında arka duvardan ön duvara doğru ilerleyen dalgaların vakumlanarak kavite içindeki akışta istenmeyen özelliklerin hafifletilmesi amaçlanmıştır. İki delikten ve üç delikten vakumlamaların gerçekleştirildiği simülasyonlarda kontrolsüz simülasyon salınımından oldukça farklı yapıda salınımlara rastlanmıştır. Tüm deliklerden vakumlama yapılan JS-LE-234 simülasyonunda alt duvarda ses basınç seviyesi artışı olduğu dikkat çekmiştir. Alt ve arka duvarlarda 2-3 dB ses basınç seviyesi düşürümünün elde edildiği JS-LE-34 simülasyonu JS-LE çalışması için en etkin durum seçilmiştir. JS-LE-34 simülasyonunda kavite üzerindeki yüksek basınçlı dalgalar hafiflese de kavite arka duvarı etrafındaki yüksek basınçlı bölge genişlemiş ve kontrolsüz simülasyondan daha yüksek değerler gözlenmiştir. Girdap yapıları ön duvardaki vakumun etkisiyle değişmiş ve bütün kavite boyunca dolanan büyük bir girdap yapısı oluşmuştur. Büyük girdabın içinde periyodun farklı anlarında daha küçük girdap oluşumları gözlense de büyük girdap yapısı periyot boyunca korunmuştur. Vakumlama yapılan deliklerin etrafında yüksek vortisite değerleri gözlenirken kavite içinde de vortisite değerlerinde artış gerçekleşmiştir.

Kayma tabakası ve arka duvarın etkileşimi ile oluşan yüksek basınçlı bölgelerin hafifletilmesi adına arka duvara konumlandırılmış jet deliklerinden vakumlamaların gerçekleştirildiği simülasyonlar JS-TE çalışması olarak adlandırılmıştır. Kontrollü simülasyonlarda arka duvardaki kritik noktada üçüncü modun gücünde kontrolsüz simülasyona göre oldukça yüksek değerler elde edilmiştir. Tek delikten vakumlamaların yapıldığı simülasyonlar kendi aralarında, iki delikten birlikte vakumlamaların gerçekleştirildiği simülasyonlar kendi aralarında tutarlı sonuçlar vermiştir. En etkin sonuçlar tüm deliklerden birlikte vakumlamanın gerçekleştirildiği

simülasyona göre ön duvarda 5-6 dB civarında düşüşler yakalanırken, bu durum alt duvarda 4-5 dB civarındadır. JS-TE-234 simülasyonunda akış alanının genelinde yüksek basınçlı dalgaların hafifletildiği anlaşılsa da kavite arka duvarın etrafında kontrolsüz simülasyondan daha geniş bir alanda yüksek basınç değerleri gözlenmiştir. Bu bölgenin devamında kavite çıkışından ilerleyen yüksek basınçlı dalgalar güçlenmiştir. JS-TE-234 simülasyonu ile kontrolsüz simülasyondaki girdap yapılarının değiştirilebildiği anlaşılmış, girdap yapılarının çok yoğun ve çok gevşek olduğu anların oluştuğu kaydedilmiştir. Delik konumları ve kavite arka duvarı etrafındaki vortisite değerlerinde artış gözlenmiştir.

Kavite duvarlarındaki jet deliklerinden hava vakumlamaların gerçekleştirildiği simülasyonlarda kavite içindeki girdap yapıları oldukça değiştirilmiş ve kavite üzerindeki yüksek basınçlı değerler hafifletilmiştir. Fakat, arka duvar etrafındaki yüksek basınçlı bölgenin alanı kontrolsüz simülasyona göre artmış ve bunun devamında kavite çıkışındaki yüksek basınçlı dalga güçlenmiştir. Girişten hava üflemenin yapıldığı simülasyonlarda kavite üzerindeki yüksek basınçlı bölgede vakumlamanın gerçekleştirildiği simülasyonlardaki kadar etkin bir hafifleme elde edilemese de arka duvar etrafındaki yüksek basınçlı değerler düşürülmüştür. Bu sebeple kavite girişinden hava üflemenin kavite duvarlarından vakumlama yapmaya kıyasla daha etkin olduğu sonucuna varılmıştır. Jetlerle ve mikrojetlerle üflemenin arasında belirgin farklar olmadığı için jetlerle üflemenin akış kontrolü için yeterli olduğu anlaşılmıştır. Dolayısıyla kavite akışının aktif yöntemlerle kontrolü için en etkin simülasyon JB-1-90 olarak belirlenmiştir.