Pasif Kontrol Yöntemleri Hakkında Yorumlar

Kavite akışının pasif yöntemlerle kontrolü amacıyla kavite geometrisine kalıcı değişiklikler uygulanıp, bunların akışa etkisi araştırılmıştır. Uygulanan yöntemler kavite arka duvarına eğim verme, kavite girişine plaka ekleme ve kavite duvarlarına engel ekleme çalışmalarıdır.

Kavite arka duvarına eğim verme çalışmasında kavite arka duvarına dokuz farklı eğim açısı verilmiş ve oluşturulan yeni geometrilerde akış simülasyonları gerçekleştirilmiştir. Kontrolsüz simülasyonlarla kıyaslanan sonuçlarda y-ekseniyle yapılan eğim açısının artmasıyla birlikte basınç salınım genliklerindeki düşüşün arttığı ve baskın mod frekanslarının düştüğü kaydedilmiştir. Kavite duvarlarındaki ses basınç seviyeleri incelendiğinde eğim açısı arttıkça her bir duvarda gözlenen ses basınç seviyelerinin düştüğü anlaşılmıştır. Basınç grafiğinde yüksek eğim açılı simülasyonlar arası kolayca ayırt edilemeyen farklılıklar ses basınç seviyelerini incelendiğinde açıklığa kavuşmuştur. Arka duvar eğim açısının artışında özellikle 20’den 30’ye geçişte ve 30’den 35’ye geçişte yüksek ses basınç seviyesi düşüşleri göze çarpmıştır. Ses basınç seviyelerinde her bir duvarda en yüksek düşüşlerin elde edildiği TWI-60 simülasyonu arka duvara eğim verilen simülasyonlar arasında en iyi simülasyon olarak seçilmiştir. Bir periyot boyunca basınç dağılımı ve akım çizgilerine bakıldığında, kontrolsüz simülasyonda bir periyot boyunca değişen girdap yapılarının TWI-60 simülasyonunda kaybolduğu ve yerini kaviteyi uzunluk boyunca domine eden büyük bir girdap ve küçük bir köşe girdabına bıraktığı anlaşılmıştır. Bu ikili girdap yapısı ve basınç dağılımı periyot boyunca belirgin değişimler göstermemiştir. Kontrolsüz simülasyonda özellikle arka duvar etrafındaki yüksek basınç değerlerinin oldukça düştüğü kaydedilmiştir. Vortisite dağılımı incelendiğinde kayma tabakasındaki salınımların sönümlendiği anlaşılmıştır.

Kavite girişine plaka eklenen çalışmalarda 2 mm kalınlığındaki dört farklı uzunluğa sahip plakaların akışa etkisi incelenmiştir. Sonuçlar değerlendirildiğinde plaka uzunluğuna bağlı bir korelasyon geliştirilememiştir. En kısa plaka uzunluğuna sahip CP-L/16 simülasyonunda kontrolsüz durumla oldukça benzer durumlar gözlenmekle birlikte yer yer kontrolsüz simülasyondakini aşan basınç genliği ve ses basınç seviyelerine rastlanmıştır. Plaka uzunluğu kavite uzunluğunun sekizde biri olan CP-

L/8 simülasyonunda basınç genliklerinde yüksek sönümlenme ve ses basınç seviyelerinde yüksek düşüşler elde edilmiştir. CP-L/8 simülasyonunda ilk iki baskın moda ait frekans değerlerinin kontrolsüz simülasyondaki değerlerin yarısına karşılık gelmesi dikkat çekmiştir. Plaka uzunluğunun arttırıldığı CP-3L/16 ve CP-L/3 simülasyonlarında ise basınç genlikleri ve kavite duvarlarındaki ses basınç seviyeleri CP-L/8 simülasyonundaki değerlere göre artsa da kontrolsüz simülasyondaki değerlere göre düşüktür. Diğer simülasyonlardan farklı sonuçların elde edildiği CP- L/8 simülasyonu bu çalışmanın en etkili simülasyonu seçilip bir periyot boyunca basınç dağılımı ve akım çizgileri incelenmiştir. Akım çizgileri incelendiğinde üçlü bir girdap yapısının kavite içine hapsolduğu ve bir periyot boyunca kaydadeğer değişimlerin gözlenmediği anlaşılmıştır. Kavitenin büyük bir kısmını domine eden en büyük girdabın altında, kavitenin ön kısmına yakın ikincil bir büyük girdap oluşumu göze çarpmaktadır. Bu iki girdaba ek olarak plakanın altında ön duvar çevresinde oluşan daha küçük bir girdap oluşumu da bulunmaktadır. Kontrolsüz simülasyona göre daha düşük basınç değerleri görülse de plakanın bitişinde yüksek basınçların gözlendiği geniş bir alan göze çapmıştır. Vortisite dağılımı incelendiğinde kayma tabakasındaki salınımların sönümlendiği anlaşılmıştır.

Bir diğer pasif yöntem olarak kavite girişine ve kavite duvarlarına “2 mm x 2 mm” boyutunda engeller konumlandırılarak akış davranışının değişimi araştırılmıştır. Her bir simülasyonda kontrolsüz simülasyon ile yakın baskın mod frekanslarına rastlanmakla birlikte modlara karşılık gelen güç değerlerinde düşüş elde edilebilmiştir. Arka duvara iki engelin konumlandırıldığı WS-3 simülasyonda kontrolsüz durumdan 1-2 dB daha yüksek ses basınç seviyeleri gözlenmiştir. Her bir duvar boyunca en etkili sonuçlar WS-234 ve WS-1234 simülasyonlarından elde edilmiştir. WS-1234 simülasyonundan daha az engel içermesi ve az bir farkla daha düşük ses basınç seviyelerinin elde edilmesi sebebiyle WS-234 en iyi simülasyon olarak seçilmiştir. Her bir kavite duvarında engeller barındıran WS-234 simülasyonunun bir periyot boyunca basınç dağılımı ve akım çizgileri kontrolsüz simülasyona oldukça benzemektedir. Kontrolsüz simülasyondaki gibi WS-234 simülasyonunda da arka duvar etrafında yüksek basınçlı bölgelerin oluşması göze çarpmıştır. WS-234 simülasyonunda kontrolsüz simülasyondan farklı olarak büyük girdap yapıları değişmiştir ve engellerin

duvarlarına engeller eklenerek kayma tabakasının yapısının değiştirilebildiği anlaşılmıştır.

Kontrollü simülasyon sonuçları değerlendirildiğinde arka duvara eğim vermenin kavite girişine plaka ekleme ve kavite duvarlarına engel ekleme yöntemlerine kıyasla daha etkin bir yöntem olduğu sonucunda varılmıştır. Kavite girişine plaka eklenen simülasyonlarda plaka uzunluğu ile bağıntılı bir korelasyon elde edilememiştir. Kavite duvarlarına engeller eklendiğinde engellerin etrafında küçük yapılı girdap oluşumları meydana gelmiş ve akış daha karmaşık bir yapıya bürünmüştür. Kavite arka duvarına eğim verilip başka bir istenmeyen etki oluşumu gözlenmeden hem arka duvardaki ses basınç seviyeleri düşürülmüş hem de kavite içindeki karmaşık yapı hafifletilmiştir.

5. SÜPERSONİK KAVİTE AKIŞININ AKTİF YÖNTEMLERLE