Akademik Veri Yönetim Sistemi
Güngör A. G. (Yürütücü), Tutkun B.
TÜBİTAK Projesi, 2020 - 2022
Günümüzde en önemli endüstriyel güç kaynağı hidrokarbon fosil yakıtlarında depolanan kimyasal enerji ve bunların işlenmiş türevleridir (örn: petrol, benzin, dizel yakıt). Bu nedenle, yakıtın yakılması ile içinde depolanan kimyasal enerjinin serbest bırakıldığı yanma işlemi, havacılık uygulamaları da dahil olmak üzere hemen hemen her mühendislik uygulaması için oldukça önemlidir. Son yıllarda düşük maliyetli, daha güçlü, daha hafif ve daha verimli motorlara olan talebin devam etmesinin yanı sıra, özellikle havacılık endüstrisi için bir başka itici güç daha da önem kazanmıştır: çevre güvenliği ve çevreye salınan zararlı gazların emisyonları. Bu nedenle, havacılık uygulamalarında yanma konusundaki araştırmalar genellikle yanmanın kontrolüne, zararlı gazların emisyonlarının azaltılmasına ve alev kararlılığının sağlanmasına odaklanır. Çoğu havacılık uygulamalarında türbülanslı yanma gerçekleşir. Türbülanslı yanma konusunda temel bilgiler, türbülanslı yanmanın yüzlerce tür (species) arasında binlerce (örneğin benzinli-hava karışımları için) kimyasal reaksiyonunu içeren doğrusal olmayan ve çok ölçekli bir süreçte olmasından dolayı oldukça sınırlıdır. Dolayısıyla yeni nesil, ultra temiz, yüksek verimli motorların geliştirilmesi için alev-türbülans etkileşiminin temel fiziksel mekanizmasını yakalayacak, türbülanslı yanma hesaplamaları yapacak, yüksek doğruluklu, gelişmiş sayısal modeller, yöntemler ve yazılımların geliştirilmesine büyük bir ihtiyaç vardır. Havacılık ve uzay çalışmalarında öncü ülkeler, kendi ulusal merkezlerinde geliştirdikleri yazılımların paylaşımında ve kullanımında kısıtlamalar getirmeleri sebebiyle ülkemizde de hava-uzay itki sistemlerinin tasarımı amacına yönelik yazılımların geliştirilmesi gerekmektedir. Bu projenin amacı hem akademik hem de endüstriyel uygulamalarda hava-uzay araçlarının tasarımında karşılaşılan akış problemlerinin yüksek doğrulukla çözümüne yönelik 114M593 no’lu TÜBİTAK projesi ile geliştirilen lestr3d yerli ve özgün LES akış çözücüsüne türbülanslı yanma problemlerini hesaplama kabiliyetinin kazandırılmasıdır. Reaktif akışlarda alev ve türbülans arasındaki zengin fiziğin büyük edi benzetimi (large eddy simulation, LES) yöntemi ile modellenmesi artan bilgisayar gücü nedeniyle mümkündür. LES yöntemi son yıllarda hem akademik hem de endüstriyel çalışmalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Proje kapsamında geliştirilecek reaktif akış LES çözücüsü öncelikli olarak ramjet ve scramjet gibi yüksek hızlı hava araçlarının motorlarında karşılaşılan, küt gövde ile kararlı hale getirilmiş ön-karışımlı alevleri fakir sönme limitine (lean blow-out) yakın bölgelerde analiz etmeyi amaçlamaktadır. Yanma odasındaki türbülanslı akış ile alev etkileşimi, alevin stabilizasyon mekanizması ve türbülansın aleve etkisi bu kapsamda detaylı incelenecektir. Türbülans ve alev arasındaki etkileşimin geliştirilen yazılım ile çözümlenmesi projenin başarısı için önemli bir kriter olarak görülmektedir. Günümüzde birçok yenilikçi yanma odası yakıt verimini artırmak ve emisyonları azaltmak için fakir sönme limitinde çalışmaktadır. Bu proje, fakir sönme limitindeki alevleri analiz ederek literatürde bu alanda yürütülen çalışmalara katkı yapacaktır.