Parallel process in computational fluid dynamics
Hesaplamalı akışkanlar mekaniğinde paralel işlem
- Tez No: 100898
- Danışmanlar: PROF.DR. A. RÜSTEM ASLAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Astronomi ve Uzay Bilimleri, Astronomy and Space Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2000
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 35
Özet
ÖZET Günümüzde sayısal çözüm, yüksek kapasiteli problemlerin çözümünde mühendisler için büyük bir şanstır. Bilgisayarların tek başına hesaplama kapasiteleri göz önüne alınırsa paralel işlem en iyi ve ucuz çözüm yöntemi olmaktadır. Düşük maliyetli İş istasyonları ile yüksek kapasite isteyen problem çözümleri yapılmaktadır. Bu çalışmada daha önce sıkıştınlamaz akış analizleri için geliştirilmiş ve denenmiş bir yazılım[l-6] 2 ve 3 boyutta paralel işlem yapacak hale getirilmiştir. Açık şema ile çözülen hareket denklemlerinde bu işlem kolayca belirlenen yüzey ve düğümler arasında her zaman adımında birer kere yapılırken Poisson denkleminin tekrarlı çözümünde her tekrarda haberleşme gereksinimi hesaplama zamanını aşın arttırmaktadır. Bu nedenle basmç denklemi, hız denklemlerinden farklı olarak, bölgelere ayırma (domain decomposition) yöntemi ile çözülmektedir. Paralel hesaplama işlemi PVM [9-10] protokolünü kullanan iş istasyonları ile yapılmaktadır. Bölgeler birbirinin içine girmeyecek ve düğümleri uyuşacak (matching- nonoverlapping) şekilde seçilmektedir. Geliştirilen yazılım Q1Q1 ve pQ2Ql eleman tanımlamaları ile sonlu elemanlar yöntemine dayalı bir parçalı adım şeması ile sıkıştınlamaz akışı yöneten denklemleri uzay ve zamanda ikinci mertebe hassasiyet ile çözmektedir. Bu çözüm şemasında hareket denklemleri iki defa açık bir şema ile hız alanını bulmak üzere çözülmektedir. Hız alanını süreklilik denklemini sağlayacak şekilde düzeltmekte ve basmç alanını hesaplamakta kullanılan Poisson denklemi ise kapalı bir şema ile çözülmektedir[7-8]. Bölgelere ayırmada kullanılan metot sırasıyla başlangıç aşaması, birim problem aşaması ve sonuç aşamasından oluşmaktadır. Başlangıç aşaması : Basmç denklemi, dQ{ sının ve Sj arakesiti ile sınırlandırılmış her bir Qj bölgesi için bölgeler arası arakesitte sıfir akı şartı olacak şekilde çözülür. dnt burada^, p yerine geçmektedir. (i° : keyfi w° = g° vuBirim problem: Asıl problemden kaynaklanan arakesit akı şartını çıkarmak için bir birim problem aşağıdaki şekilde yaratılır. En hızlı iniş (Steepest Descent): Ara yüzeydeki akı değerini hesaplamak üzere iteratif şema kullanılmıştır.
Özet (Çeviri)
PARALLEL PROCESS IN COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS SUMMARY Numerical solution of the large-scale engineering problems is one of the biggest challenges of today's research world. Considering the limits of currently available computer power, it became apparent that the only means to achieve this goal is to compute in parallel. Clusters of the low cost work stations or PC's are particularly attractive in constructing such a powerful parallel computing means. In this study, a previously developed computer code [1-6] which solves the incompressible Navier- Stokes equations numerically sequentially or in parallel to analyze complex flow fields occurring in practical applications is further developed for general parallel computations. In this code, a fractional step algorithm together with Galerkin finite element formulation is employed as the solution procedure. Parallel solutions are obtained in cluster of workstations operating in PVM [9-10] environment. The momentum equation is solved with two-step explicit time marching and the pressure is obtained via solving the Poisson's equation. For solving these two equations in parallel computation, the solution domain is subdivided into sub domains. Both equations are solved in matching/non-overlapping grids. While the parallel solution of the momentum equations are carried out in a straightforward manner, the Domain Decomposition technique together with the element-by-element (EBE) iteration technique is employed for solution of the Poisson equation for pressure. In addition to use of the Q1Q1 finite elements pQ2Ql elements are employed for reducing the size of the pressure solution and enhancing the stability of the overall solution [7-8]. Domain Decomposition Method (DDM) employed for pressure formulations uses a sequence of initialization-iteration for a unit problem and finalization procedure. Initialization: Potential equation is solved in each domain Qj with boundary of dQi and an interface 5$, with vanishing Neumann boundary condition on the domain interfaces. -Ay, = / in Q, y. = g. on an, ^ = 0 on Sj dnt where y, stands for p. XIUnit Problem: In this DDM a unit problem is set up from the actual problem of solving the Poisson's equation on a subdivided domain as -AX: = 0 in Q, x" = 0 on ddf M = H)
Benzer Tezler
- FPGA based hardware accelerator for euler equations with finite volume method
Euler denklemleri için sonlu hacimler yöntemi ile FPGA tabanlı donanım hızlandırıcı
EMİNE ELİF YİĞİT
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiSavunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ RAMAZAN YENİÇERİ
- Akışkan yatak kurutma sisteminde hesaplamalı akış dinamiği analizleri
Computational fluid dynamics analysis for a fluidized bed dryer system
ALPER DOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SENEM ŞENTÜRK LÜLE
- Bina cephesine entegre düşey yeşil sistemlerin yaya kotundaki rüzgar konforuna etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of vertical green systems integrated to building facade on the wind comfort in pedestrian elevation
CANSU SARIKEÇE
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NURİ SERTESER
- Taşıyıcı yüzey sistemlerinin girdap kafes yöntemi ile analizi ve genetik algoritma ile eniyilemesi
Analysis and optimization of lifting surface systems using vortex lattice method with genetic algorithm
OSMAN MİRZA DEMİRCAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MAHMUT ADİL YÜKSELEN
- Yapısal adaptif sayısal ağlar kullanarak sıkıştırılabilir akışın paralel analizi
Başlık çevirisi yok
SONER ÇETİNKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Astronomi ve Uzay Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiUzay Bilimleri ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. A. RÜSTEM ASLAN