Farklı geometrili karayolu taşıtlarında hava direnci katsayısının lattice boltzmann metodu (LBM) ile belirlenmesi

Abstract

Lattice Boltzmann Metodu (LBM), son yirmi yılda kullanılan akıĢ dinamiği problemlerini çözmek için kullanılan alternatif bir sayısal yaklaĢımdır. Geleneksel Navier-Stokes tabanlı metotlardan farklı olarak, mikroskobik model ve mezozkobik kinetik denklemlere dayanır. LBM‟ in geleneksel Navier-Stokes tabanlı metotlara göre birçok avantajı olması nedeni ile son yıllarda artan bir Ģekilde kullanılmaktadır. Bir katı cismin üzerindeki akıĢ pratikte sıkça görülen bir olaydır ve sayısız fizik olayına neden olmaktadır. Bunların en baĢlıları, katı cismin üzerinde akıĢ istikameti paralelinde olan direnç kuvveti ve akıĢa dik yönde olan kaldırma kuvvetidir. Direnç ve kaldırma kuvveti akıĢkan yoğunluğuna ve hızına, katı cismin boyutuna, Ģekline ve yönüne ve buna bağlı olarak diğer etkenlere bağlıdır. Bu nedenle bu tür akıĢlarda, direnç ve kaldırma kuvvetinin yerine direnç ve kaldırma katsayısı kullanılmalıdır. Direnç katsayısı tahmini pratikte en çok karayolu taĢıtları (binek araç, tır vb.) üzerindeki akıĢlarda önemlidir. Karayolu taĢıtlarındaki direnç katsayını bulmak için, günümüze kadar birçok deneysel ve nümerik çalıĢma yapılmıĢtır. Numerik çalıĢmaların birçoğu geleneksel Navier-Stokes tabanlı metotlar ile yapılmıĢtır. Bu tez çalıĢmasında, direnç katsayısı tayini için, Lattice Boltzmann Metodu kullanılarak bir Fortran kodu geliĢtirilmiĢtir. LBM ile elde edilen direnç katsayısı ile geleneksel metotlardan elde edilen direnç katsayısı birbirlerine yakın çıkmıĢtır. Direnç katsayısının, geleneksel metotların dıĢında, LBM ile hesaplanabilirliği ortaya koyulmuĢtur.

Lattice Boltzmann Method (LBM) is alternative approach to solve the flow dynamic problems last two decades. LBM is based on microscopic model and mesoscopic kinetic equations, differently from the traditional Navier-Stokes based methods. Because of, LBM has a lot of advantages to the traditional Navier-Stokes based methods, usage of LBM is increased. Flow over the bluff bodies is seen frequently in the practice and it causes numerous physical phenomena, e.g drag force. Drag force occurs on the bluff body due to parallel the flow direction and lif force occurs on the bluff body due to perpendicular to flow direction. Drag and lift force depends on flow density and velocity, bluff body geometry and direction. Therefore, drag and lift coefficient must be used instead of drag and lift force. Determination of drag coefficient is important for flows over the different vehicle geometries. In order to determine drag coefficient, nowadays, there are lots of experimental and numerical studies. Many of the numerical studies are done with using traditional Navier-Stokes based methods. In this study, for determining the drag coefficient, a Fortran code is developed using LBM. The drag coefficients results of LBM and traditional methods are close each other. Therefore, LBM can use for determination of drag force instead of traditional methods.