Development of a three dimensional object-oriented Navier-Stokes solver using two-equation turbulence models
İki denklemli tedirginlik modelleri kullanılarak üç boyutlu nesneye yönelik Navier-Stokes çözücüsü geliştirilmesi
- Tez No: 116183
- Danışmanlar: PROF. DR. M. HALUK AKSEL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Navier-Stokes Denklemleri, Sonlu Hacim Yöntemi, Lax-Wendroff Yöntemi, Baldwin-Lomax Tedirginlik Modeli, k-e Tedirginlik Modeli, k-co Tedirginlik Modeli, İki Tabakalı Yaklaşım vı, Navier- Stokes equations, Finite Volume, Lax-Wendroff Method, k-a> turbulence model, k-e turbulence model, Baldwin-Lomax turbulence Model, Two-layer Approach. IV
- Yıl: 2001
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 141
Özet
oz İKİ DENKLEMLİ TEDİRGİNLİK MODELLERİ KULLANILARAK ÜÇ BOYUTLU NESNEYE YÖNELİK NAVTER-STOKES ÇÖZÜCÜSÜ GELİŞTİRİLMESİ EL KHOURY, S. Michel Yüksek Lisans Tezi, Makina Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi: Prof. Dr. M. Haluk Aksel Haziran 2001, 125 sayfa Daha önceden geliştirilmiş olan zaman ilerlemeli Reynolds ortalamalı Navier- Stokes çözücüsü iki denklemli tedirginlik modellerini de kapsayacak hale getirilmiştir. Bu algoritma hem Navier-Stokes denklemlerini hem de tedirginlik taşınım denklemlerini tümlemede kullanılmıştır. Bu tümleme yöntemi ikinci dereceden hassas, tek adımlı Lax- Wendroff şeması ile hücre köşeli sonlu hacim yönteminin birleşmesinden meydana gelmiştir. Çözümün yakınsamasını hızlandırmak için çoklu çözüm ağı yöntemi kullanılmıştır. Tedirgin yapışkanlık katsayısı, Baldwin Lomax ve k-e tedirginlik modellerinin birleştirmesi, Chien'in düşük Reynolds sayılı tedirginlik modeli ile Wilcox'un düşük ve yüksek Reynolds sayılı tedirginlik modelleri kulanılarak hesaplanmıştır.Sayısal şemanın iki denklemli tedirginlik modellerine uygulanması detaylı olarak araştırılmışıtır. Yakınsama yerel zaman adımı kullanılarak daha da hızlandırılmıştır. Fiziksel olmayan dalgalanmaları önlemek için ikinci ve dördüncü dereceden suni yumuşatma terimleri eklenmiştir. Giriş ve çıkışlardaki sınırlarda karakteristik sınır şartlan uygulanırken, duvarda kaymamazlık sınır şartı kullanılmıştır. Geliştirilen sayısal yöntem dört değişik test durumuna uygulanmıştır. Çoklu ağ algoritması düz bir plaka üzerindeki katmanlı akış kullanılarak doğrulanmıştır. Elde edilen sonuçların analitik çözümle uyumlu olduğu görülmüştür, ikinci test durumu ise düz bir plaka üzerideki katmanlı akıştan tedirgin akışa geçiş problemidir. Bu test durumu çeşitli tedirginlik modellerinin basınç gradyanı olmayan akışlar için doğrulanmasında kullanılmıştır. Sonuçlar, yine analitik çözümle karşılaştırılmıştır. Bundan sonraki test durumu ise şok dalgası / sınır tabaka etkileşiminin incelendiği simetrik bir kanal içerisinde bulunan bir tümsek üzerindeki akıştır. Lamda tipinde bir şokun oluştuğu görülmüş ve bu şokun sınır tabaka ile etkileşiminden dolayı ayrılmış bir bölgenin oluştuğu gözlenmiştir. Sonuşlar, Solakoğlu'nun [12] çözümleri ve deneysel sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Son test durumu ise sıkıştırma köşesindeki yüksek Mach sayılı bir akışta şok sonucunda oluşan ayrılmadır. Elde edilen sonuçlar Mohammadi'nin [3,4] sonuçlan ile karşılaştırılmıştır. Son olarak, bu çalışmanın C++ Nesneye Yönelik Programlama dili kullanılarak gerçekleştirildiği vurgulanmalıdır.
Özet (Çeviri)
ABSTRACT DEVELOPMENT OF A THREE DIMENSIONAL OBJECT-ORIENTED NAVIER- STOKES SOLVER USING TWO-EQUATION TURBULENCE MODELS EL KHOURY, S.Michel M.Sc, Department of Mechanical Engineering Supervisor: Prof. Dr. M. Haluk Aksel June 2001, 125 pages A previously developed explicit, time marching Reynolds averaged Navier- Stokes solution has been modified and extended to handle several two-equation turbulence models. The algorithm is used for the integration of both the Navier-Stokes and the turbulence-transport equations. The integration method consists of a single step Lax-Wendroff scheme that is second order accurate combined with a cell-vertex finite volume formulation. A multigrid scheme is implemented to accelerate the convergence. The turbulent viscosity is calculated using Baldwin-Lomax and k-s turbulence model matching, Chein's low-Reynolds-number turbulence model and Wilcox's low- and high- Reynolds-number A-g; turbulence models. inThe application of the numerical scheme to the solution of the two-equation models is examined in detail. Further acceleration in the convergence rate is obtained by using local time stepping. Second and fourth order artificial smoothing is added to the present scheme to eliminate non-physical oscillations. Characteristic type boundary conditions are applied at inlet and exit boundaries while no-slip boundary conditions are applied on the solid wall. The calculation procedure is applied to four test cases. Running the code for a laminar flow over a flat plate validates the multigrid algorithm. The obtained results are in good agreement when compared with the analytical solution. The second test case is a laminar-turbulent flow over a flat plate with transition. This test case aims to validate the implementation of several turbulence models while testing them for a viscous flow with zero pressure gradient. Again the results are verified by comparison with analytical solution. The next test case is related to the shock-wave/ turbulent boundary layer interaction flow at transition, where a symmetric channel with a bump is considered. A lambda shock is demonstrated and a separated zone shows up due to the interaction with the boundary layer. The results are compared to Solakoglu's [12] results and experimental results when available. The last test case is a compression corner at high Mach number resulting in a shock-induced separation. The results are compared with the ones of Muhammadi[3,4]. Finally it is worthwhile to mention that all this work had been carried out using the C++ object oriented programming language.
Benzer Tezler
- Development of a three-dimensional object-oriented Navier-Stokes solver by using total variation diminishing (TVD) method
Toplam değişim azaltılması metodu kullanılarak üç boyutlu nesneye yönelik bir Navier-Stokes çözücüsü geliştirilmesi
M. SARP YALIM
Yüksek Lisans
İngilizce
2002
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. M. HALUK AKSEL
- Development of a three-dimensional object-oriented navier-stokes solver using C++ programming language
C++ programlama dili kullanılarak üç boyutlu nesneye yönelik navier-stokes çözücüsü geliştirilmesi
MEHMET UMUT HALİLOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2000
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. M. HALUK AKSEL
- Development of a navier stokes solver for compressible flows on cartesian grids with aerodynamics applications
Kartezyen ağlarda sıkıştırılabilir akışlar için aerodinamik uygulamalarla birlikte bir navier stokes çözücüsü geliştirilmesi
EMRE KARA
Doktora
İngilizce
2015
Makine MühendisliğiGaziantep ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AHMET İHSAN KUTLAR
PROF. DR. MEHMET HALUK AKSEL
- Development of a three-dimensional object oriented euler solver using c++ programming language
C++ programlama dili kullanarak üç boyutlu nesneye yönelik euler çözücüsü geliştirilmesi
CÜNEYT SERT
Yüksek Lisans
İngilizce
1998
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. M. HALUK AKSEL
- Development of a windows based analysis tool for structural analysis and dynamics
Yapısal analiz ve dinamik için windows tabanlı bir analiz yazılımının geliştirilmesi
SONER BAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2003
İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. POLAT GÜLKAN