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
- Tez No: 305581
- Danışmanlar: PROF. DR. İSMAİL HAKKI TUNCER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Türbülans Modelleme, Spalart-Allmaras Türbülans Modeli, SST k- ? Türbülans Modeli, Kapalı Çözüm Yöntemleri, Kararlılık, Turbulence Modeling, Spalart-Allmaras Turbulence Model, SST k- ? Turbulence Model, Implicit Methods, Stability
- Yıl: 2011
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 97
Özet
Bu tez çalışması kapsamında, türbülans modeli uygulamaları ve uygulama sırasında karşılaşılan sayısal istikrar ve yakınsama oranı sorunları incelenmiştir. Bu amaçla, bir denklemli Spalart-Allmaras ve iki denklemli SST k- ? türbülans modelleri, TÜBİTAK-SAGE tarafından geliştirilen, hücre merkezli, sonlu hacim yöntemi tabanlı, çok katmanlı melez çözüm ağları ile çalışan akış çözücü SENSE2D'ye adapte edilmiştir. Akış ve türbülans denklemleri birbirlerinden ayrı ardışık biçimde çözülmekle beraber, herbir set kendi içlersinde denklemler birbirlerine bağımlı olacak şekilde, yarı-kapalı çözüm algoritması kullanılarak çözülmüştür. Çok katmanlı çözümlerde, yarı örtülü çözüm algoritması ve türbülans model denklemleri sadece en sıkı çözüm ağı seviyesinde kullanılmıştır. Sonuç olarak, istikrarlı ve yakınsak sayısal çözümler elde edilmiştir. Türbülans modellerini ve yarı örtülü çözüm algoritması uygulamasını doğrulamak amacıyla, düz levha, RAE2822 kanat profili ve NLR7301 çok elemanlı kanat profili üzerinde türbülanslı akış çözümleri yapılmıştır. Çözüm sonuçları, deneysel veriler ve ticari bir akış çözücünün, FLUENT, çıktıları ile karşılaştırılmıştır. SENSE2D ile elde edilen sayısal sonuçların, deneysel veriler ve FLUENT sonuçları ile iyi bir uyum içinde olduğu görülmüştür. Tez çalışmaları kapsamında, türbülans modelleme çalışmalarına ek olarak, çok katmanlı ve yarı-kapalı çözüm yöntemleri yakınsama hızları ile ilgili çalışmalar da yapılmıştır. Açık çözümlemeler ile karşılaştırıldığında, yarı-kapalı çözümlemelerin tek katmanlı çözüm ağları üzerinde yaklaşık 5 kat, çok katmanlı çözüm ağları üzerinde %35 daha hızlı yakınsadığı görülmüştür.
Özet (Çeviri)
In this thesis study, implementation, numerical stability and convergence rate issues of turbulence modeling are explored. For this purpose, a one equation turbulence model, Spalart-Allmaras, and a two-equation turbulence model, SST k- ? , are adapted to an explicit, cell centered, finite volume method based, structured / hybrid multi grid flow solver, SENSE2D, developed at TUBITAK-SAGE. Governing equations for both the flow and the turbulence are solved in a loosely coupled manner, however, each set of equations are solved using a coupled, semi-implicit solution algorithm. In multigrid solutions, the semi-implicit solution algorithm and the turbulence model equations are employed only in the finest level grid. As a result, stable and convergent numerical solutions are obtained. In order to validate the turbulence models and the semi-implicit solution algorithm implemented, turbulent flow solutions over a flat plate, RAE2822 airfoil and NLR7301 multi element airfoil are performed. The results are compared with the experimental data and the numerical results of the commercial CFD package FLUENT. It is shown that the numerical results obtained by SENSE2D are in good agreement with the experimental data and the FLUENT results. In addition to the turbulence modeling studies, convergence rate studies are also performed by multigrid and semi-implicit solution methods. It is shown that, the convergence rates of the semi-implicit solutions are increased about 5 times for single grid and 35% for multigrid solutions in comparison to the explicit solutions.
Benzer Tezler
- Performance analysis of radial compressors with the open-source computational fluid dynamics suite SU2
Radyal kompresörlerin açık-kaynak hesaplamalı akışkanlar dinamiği yazılımı SU2 ile performans hesaplamalarının gerçekleştirilmesi
MUSTAFA KÜRŞAT UZUNER
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Havacılık MühendisliğiÖzyeğin ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALTUĞ MELİK BAŞOL
- Development of a navier stokes solver for compressible viscous flows and coupling it with optimization codes
Sıkıştırılabilir viskoz akışlar için bir navier stokes çözücüsünün geliştirilmesi ve optimizasyon kodlarıyla eşlenmesi
BURAK PEHLİVAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Makine MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZGÜR EKİCİ
- Computation of external flow around rotating bodies
Dönel cisimler etrafında dış akış çözümlemesi
OKTAY GÖNÇ
Doktora
İngilizce
2005
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Bölümü
DR. MEHMET ALİ AK
PROF.DR. HALUK AKSEL
- 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
BALKAN ZİYA GENÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2003
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. HALUK AKSEL
- Implementation of K-epsilon turbulence models in a two dimensional parallel Navier-Stokes solver on hybrid grids
K-epsilon türbülans modellerinin hibrit çözüm ağlarında iki boyutlu paralel Navier-Stokes çözücüsüne eklenmesi
ONUR OZAN KALKAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL HAKKI TUNCER