Implementation and comparison of turbulence models on a flat plate problem using a Navier-Stokes solver
Bir Navier-Stokes çözücüsü kullanarak türbülans modellerinin bir düz plaka problemi üzerinde uygulanması ve karşılaştırılması
- Tez No: 143210
- Danışmanlar: PROF.DR. HALUK AKSEL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Navier-Stokes denklemleri, sonlu hacim yöntemi, Lax- Wendroff yöntemi, Cebeci-Smith türbülans modeli, Michel ve arkadaşlarının türbülans modeli, Baldwin-Lomax türbülans modeli, k-s türbülans modeli, k-co türbülans modeli, Navier-Stokes equations, finite volume method, Lax- Wendroff method, Cebeci-Smith turbulence model, Michel et. al. turbulence model, Baldwin-Lomax turbulence model, k-e turbulence model, k- cd turbulence model
- Yıl: 2003
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Türbülanslı akışları hesaplamak için, daha önceden laminar akışlar için geliştirilen hazır durumda bir Navier-Stokes çözücüsüne, literatürde iyi bilinen bazı türbülans modelleri eklenmiştir. Korunum biçimindeki Navier-Stokes denklemlerinin sayısal olarak ayrıştırılması için, viskoz olmayan terimlerde hücre köşeli, viskoz terimlerde ise hücre merkezli olan bir sonlu hacim yöntemi kullamlmıştır. Bu formülasyon, uzayda ikinci dereceden hassas, tek adımlı ve zaman ilerlemeli Lax- Wendroff sayısal şeması ile birleştirilmiştir. Sayısal yöntemden kaynaklanan fiziksel olmayan dalgalanmaları önlemek için ikinci ve dördüncü dereceden yapay yumuşatma terimleri eklenmiştir. Çözücünün yakınsama hızım artırmak için yerel zaman adımlama tekniği uygulanmıştır. Türbülans modellerini uygulamadan önce, Navier-Stokes çözücüsü, bir düz plaka üzerindeki sesten düşük hızlı, laminar bir akış durumu için denenmiştir. Sonuçlar Blasius benzerlik çözümleriyle yakın uyum içerisindedir. Türbülanslı akışları hesaplamak için, Boussinesq edi-viskozite yaklaşımı kullanılmıştır. Bu yaklaşımın sonucu olarak ortaya çıkan edi viskozitesi (türbülans viskositesi de denilir), Cebeci-Smith, Michel, Baldwin-Lomax, Chien'in k-s ve Wilcox'un k-co türbülans modelleri kullanılarak hesaplanmıştır. Türbülans modellerinin performanslarını değerlendirmek ve birbirleriyle karşılaştırmak için çözücü düz bir plaka üzerindeki sesten düşük hızlı, laminar - sabit geçişli - türbülanslı bir akış durumu için test edilmiştir. Sonuçlar, analitik çözümler ve deneysel korelasyonlar kullamlarak doğrulanmıştır.
Özet (Çeviri)
For turbulent flow calculations, some of the well-known turbulence models in the literature are applied on a previously developed Navier-Stokes solver designed to handle laminar flows. A finite volume formulation, which is cell-based for inviscid terms and cell-vertex for viscous terms, is used for numerical discretization of the Navier-Stokes equations in conservative form. This formulation is combined with one-step, explicit time marching Lax- Wendroff numerical scheme that is second order accurate in space. To minimize non-physical oscillations resulting from the numerical scheme, second and fourth order artificial smoothing terms are added. To increase the convergence rate of the solver, local time stepping technique is applied. Before applying turbulence models, Navier-Stokes solver is tested for a case of subsonic, laminar flow over a flat plate. The results are in close agreement with Blasius similarity solutions. To calculate turbulent flows, Boussinesq eddy-viscosity approach is utilized. The eddy viscosity (also called turbulent viscosity), which arises as a consequence of this approach, is calculated using Cebeci-Smith, Michel et. al., Baldwin-Lomax, Chien's k-e and Wilcox's k-<a turbulence models. To evaluate the performances of these turbulence models and to compare them with each other, the solver has been tested for a case of subsonic, laminar - transition fixed - turbulent flow over a flat plate. The results are verified by analytical solutions and empirical correlations.
Benzer Tezler
- 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
MİCHEL EL KHOURY
Yüksek Lisans
İngilizce
2001
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. M. HALUK AKSEL
- Implementation of turbulence models on 2d hybrid grids using an explicit/implicit multigrid algorithm
Türbülans modellerinin iki boyutlu çok katmanlı melez çözüm ağları üzerinde açık/örtülü algoritma kullanılarak uygulanması
ALİ EMRE YILMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Havacılık ve Uzay MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL HAKKI TUNCER
- Gemi kıçındaki akım ayrılmasının girdap yapıcılar aracılığıyla kontrolü
Separation control on stern of a ship by vortex generators
TALAT GÖKÇER CANYURT
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Deniz Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. UĞUR ORAL ÜNAL
- Investigation of bluff-body stabilized premixed flame dynamics using an in-house flow solver lestr3d
Küt cisim ile stabiılize edilmiş ön karışımlı alev dinamiklerinin özgün akış çözücüsü lestr3d ile incelenmesi
BURAKHAN ŞÜKÜROĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYŞE GÜL GÜNGÖR
- Vehicular visible light communication channel modeling and performance analysis
Araç görünür ışık haberleşmesi kanal modellemesi ve performans analizleri
BUĞRA TURAN
Doktora
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SİNEM ÇÖLERİ