Numerical analysis of surface-driven non-isothermal viscoelastic flow
Yüzey tahrikli eşsıcaklıklı olmayan viskoelastik akımın sayısal olarak incelenmesi
- Tez No: 270427
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ALİ ECDER, DOÇ. DR. KUNT ATALIK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2010
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 220
Özet
Bu çalışmada kenar tahrikli eş sıcaklıklı ve Newtonyen olmayan akış sayısal olarak iki örnek problem (kenar tahrikli kare oyuk akışı, Silindir içerisinde dönen disk akışı) ile incelenmiştir. Newtonyen olmama durumunu modellemek için Upper Convected Maxwell, Oldroyd B ve Giesekus diferansiyel bünye denklemleri kullanılmıştır. Sonuçların karşılaştırılmasıyla Giesekus denklemin diğerlerine oranla daha gerçekçi sonuçlar verdiği ve bu denklem ile daha yüksek Weissenberg sayılarına çıkılabildiği gözlemlenmiştir. Modellemelerde iki farklı çözücüden yararlanılmıştır; PETSc ve IN-GMRES. PETSc, Newtonyen akım problemlerinin çözümü ile Krylov alt uzay ve öniyileştirme yöntemlerinin performans analizi için kullanılmıştır. PETSc analizleri, Newton- yen akım problemi için ILU(5) öniyileştirmeli BiCGStab çözücüsünün en iyi performansı verdiğini ortaya koymuştur. Matris depolamayan öniyileştirmeli Inexact Newton metoduna dayalı olarak geliştirilen IN-GMRES çözücüsünden eş sıcaklıkta ve Newtonyen olmayan akımların modellemesinde yararlanılmıştır. Yüksek Weissenberg sayılarına ulaşabilmek amacıyla continuation, upwind differencing, yüksek mertebeden ayrıklaştırma, eğik şablonlar ile ayrıklaştırma ve buna benzer sayısal araçlardan IN-GMRES algoritması içerisinde yararlanılmıştır. Eş sıcaklıkta olmayan modellemeler kısmında, taşınım ve yayınımın yanı sıra viskoz ısınma terimi de modellenmiş ve Newtonyen olmayan akımlarda bu terimin çok önemli olduğu anlaşılmıştır. Viskozite, Approximate Arrhenius yasasından yararlanılarak sıcaklığa bağlı olarak modellenmiş ve viskozitedeki değişimlerin akım alanını da etkilediği görülmüştür. Reynolds sayısı, Weissenberg sayısı, Prandtl sayısı, Brinkman sayısı, en-boy oranı ve bazı fiziksel özellikler gibi parametrelerin etkileri de incelenmiştir.
Özet (Çeviri)
The numerical investigations of the moving edge non-isothermal viscoelastic flows are simulated by using two example problems (lid driven cavity (LDC) and rotating disc in a cylindrical enclosure (RDCE) flows) in this study. The viscoelastic behavior of the fluids is modeled by adopting three differential constitutive relations namely Upper Convected Maxwell (UCM), Oldroyd B and Giesekus models. The comparisons reveal that the Giesekus model is the most realistic one and the maximum Weissenberg number limit is higher compared to the others. Two separate solvers are used in the simulations; PETSc and IN-GMRES solvers. PETSc code is used as a solver for the Newtonian flows and a benchmark tool for the Krylov subspace methods and preconditioners. PETSc analyses reveal that BiCGStab with ILU$(5)$ preconditioning is the most effective solver in the simulations of the Newtonian flows. IN-GMRES solver is used to simulate the non-isothermal viscoelastic flows and it is based on the matrix free preconditioned inexact Newton-Krylov methods. To obtain higher Weissenberg number limits in the simulations, the numerical tools such as the continuation, the upwind differencing scheme, the higher order discretization schemes, the slanted stencils and similar others are implemented in the IN-GMRES algorithm. In the non-isothermal part of the study, besides the advection and diffusion, the viscous dissipation is also included and it is understood that the viscous dissipation is very important in simulations of non-Newtonian flows. The viscosity is modeled as temperature dependent by adopting the approximate Arrhenius formulation and it is realized that the viscosity changes can alter the flow field. The effects of the Reynolds number, the Weissenberg number, the Prandtl number, the Brinkman number, aspect ratio and some of the material parameters are documented within this study.
Benzer Tezler
- Oyuk genişlemesi probleminin sonlu elemanlar yöntemi ile iki boyutlu sayısal analizi
Two dimensional numerical analysis of cavity expanison problem with finite element methods
EMİN ŞENGÜN
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METE İNCECİK
DOÇ. DR. MEHMET BERİLGEN
- Zorlanmış köşe akışlarının stokes rejiminde teorik ve deneysel incelenmesi
Theoretical and experimantal analysis of forced corner flows for the stokes regime
EMİN FUAD KENT
- Pervane aerodinamiği için girdap kafes uygulamaları
Vortex lattice applications for propeller aerodynamics
EMRE ŞAHİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MAHMUT ADİL YÜKSELEN
- Zur dimensionierung der monopile-gründungen von offshore-windenergieanlagen
Başlık çevirisi yok
HACI ERCAN TAŞAN
- Kentsel ve kırsal alanlarda şehirleşmenin etkisinin, iklim modeli COSMO-CLM ve TERRA-URB kullanılarak incelenmesi
Investigation urbanization effects of urban and rural areas over Istanbul with COSMO-CLM and TERRA-URB climate models
HURİYE PERİM TEMİZÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Meteorolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMeteoroloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YURDANUR ÜNAL
