Hesaplamalı akışkanlar dinamiğinde konveksiyon terimlerinin ayrıklaştırılmasında karşılaştırmalar
Comparisons of discretisation schemes of convection terms in computational fluid dynamics
- Tez No: 259415
- Danışmanlar: PROF. DR. HÜSEYİN ŞİNASİ ONUR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2009
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kocaeli Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 285
Özet
Bu çalışmada Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği'nde konveksiyon terimlerinin ayrıklaştırılmasında kullanılan yaklaşımlar incelenmiştir. İkinci mertebeden klasik ayrıklaştırma yaklaşımlarının karşılaştırıldığı ilk kısımda üç yeni yaklaşım önerilmiştir. Bu üç yaklaşımı literatürdeki ve iki ticari programdaki ikinci mertebeden upwind yaklaşımları ile karşılaştırmak amacıyla bir kenarı hareketli dikdörtgen oyuktaki akış, dikdörtgen bir oyuktaki doğal konveksiyon ve geriye bakan basamak arkasındaki akış problemleri çözülmüştür. Farklı boyutsuz sayılar ve farklı ağ noktası yoğunlukları için yapılan çözümler sonucunda tüm yaklaşımların sık ağlarda neredeyse aynı sonuçlar verdiği, ancak seyrek ağlarda bu çalışmada tavsiye edilen ikinci mertebeden upwind yaklaşımının diğer yaklaşımlara göre daha iyi sonuç verdiği görülmüştür.Çalışmada ayrıca sınırlandırılmış yüksek çözünürlüklü yaklaşımlar dört farklı test problemine uygulanarak karşılaştırılmıştır. Birinci problemde yaklaşımlar dikdörtgen, yarı-elips, sinüs-kare ve üçgen şeklindeki skaler profillerin bir boyutlu sabit bir hız alanında konveksiyon ile taşınması problemine uygulanmıştır. İkinci problemde aynı skaler profillerin değişken bir hız alanında taşınması durumu incelenmiştir. Üçüncü problemde viskoz olmayan Burgers denklemi, dördüncü problemde ise küp şeklinde yer kaplayan skaler bir büyüklüğün üç boyutlu bir akış alanı içerisinde konveksiyon ile taşınması ve bu esnada difüzyon ile yayılması problemi çözülmüştür. Çözümler sonucunda, bazı yüksek çözünürlüklü yaklaşımların zamana bağlı problemlerde monotonik olmadığı, kompresif yaklaşımların keskin gradyenlerin olduğu bölgeleri oldukça iyi çözdüğü ancak bu yaklaşımların gradyenin küçük olduğu skaler profillerde dikleştirme/kırpma problemine sebep olduğu, difüzif yaklaşımların ise aşırı yapay difüzyon nedeniyle analitik çözümden en uzak sonuçları verdiği görülmüştür. Zamandan bağımsız problemlerde kompresif yaklaşımların daha az hata içerdiği, ayrıca bu yaklaşımların özellikle küçük CFL sayılarında daha iyi sonuç verdiği görülmüştür.
Özet (Çeviri)
In this study, discretisation schemes of convection terms are investigated. In the first part of the study where the second order conventional schemes are compared, three new schemes are proposed. These new schemes are compared with second order upwind schemes employed in commercial codes. For this purpose, lid-driven cavity, free convection in an enclosed cavity and backward-facing step flow are solved using above mentioned schemes. Computations are carried out for different dimensionless numbers and grid densities. Computations show that there is almost no difference between schemes in fine grids, however the second order upwind scheme proposed in this study works better than other schemes in coarse grids.In the second part, bounded high resolution schemes are used in solving four test problems. In the first problem, convection of rectangular, semi-ellipse, sin-squared and triangular profiles in a constant velocity field is solved. In the second problem, convection of the same profiles in a variable velocity field is investigated. In the third problem, inviscid Burgers equation is solved. In the last problem, a three dimensional, time-dependent convection-diffusion problem in a specified constant velocity field is investigated. It is observed that some high resolution schemes may not be monotonic in time-dependent problems. Also, it is found that compressive schemes resolve sharp gradients quite well however these schemes cause steepening/clipping in smooth profiles, while diffusive schemes cannot predict sharp gradients adequately due to high artificial diffusion. Compressive schemes have less error than diffusive schemes and give much more satisfactory results particularly for small CFL numbers.
Benzer Tezler
- Gemi etrafındaki sınır tabakanın incelenmesi
A Study on the boundary layer surrocnding ship hulls
BARIŞ BARLAS
- Deniz tabanı topoğrafyasının hidrotermal dolaşıma etkileri: Lucky strike hidrotermal alanında çalışma
Effects of sea bottom topography on hydrothermal circulation: Study on LLucky strike hydrothermal
ENGİN ERÇETİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Jeofizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiJeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DOĞA DOĞAN
- Ticari buzdolaplarında enerji verimliliği yüksek yeni nesil kondenser tasarımının sayısal incelenmesi
Numerical investigation of high energy efficient new generation condenser design in commercial refrigerators
ONUR EVSEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiManisa Celal Bayar ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FATİH SELİMEFENDİGİL
- Investigation of biological flows through particle image velocimetry (PIV) combined with several imaging techniques
Parçacık görüntülemeli hız ölçümü (PIV) ve farklı görüntüleme yöntemlerinin birleştirilerek biyolojik akışların incelenmesi
FAZIL EMRE USLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Bilim ve TeknolojiKoç ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KEREM PEKKAN
- Wavelet analysis in computational fluid dynamics
Hesaplamalı akışkanlar dinamiğinde dalgacık analizi
ALİ BERK KAHRAMAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Makine MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ ECDER