Geri Dön

Numerical modeling of sloshing using the radial basis function collocation method

Rijit tanklardaki çalkalanmanın radyal tabanlı fonksiyon kolokasyon yöntemi ile sayısal modellenmesi

  1. Tez No: 312095
  2. Yazar: KEREM REŞAT ÇAKIROĞLU
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. OSMAN BÖREKÇİ, YRD. DOÇ. DR. SAMİ AND KILIÇ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Bilim ve Teknoloji, İnşaat Mühendisliği, Science and Technology, Civil Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2012
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Hesaplamalı Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 169

Özet

Bu çalışmada kap içerisinde bulunan sıvıların çalkalanma hareketleri incelenmiştir. Rijit tanklar ele alınmış, ve sıvı davranışı ağsız radial tabanlı fonksiyon kolokasyon yöntemi (RBFCM) ile sayısal olarak modellenmiştir. Çalışmada öncelikle iki boyutlu tanklar incelenmiş, potansiyel akış teorisi kullanılarak çevirisiz, sıkıştırılamaz akış için Laplace denklemi doğrusal olmayan yüzey sınır şartları ile birlikte çözülmüştür. Tank içindeki sıvının yanal, dikey ve yanal ve dikey birlikte sarsılma altındaki hareketleri incelenmiş, ve literatürdeki çözümsel, sayısal, ve deneysel sonuçlar ile kıyaslanmıştır. Küçük ve orta genlikteki dalgalar için çok iyi sonuçlar elde edilmiştir, büyük genlikteki dalgalar için ise tatmin edici sonuçlar elde edilmiştir. Sonuçta elimizdeki modelleriin literatürdeki diğer yaygın modellere rakip olabileceği gösterilmiştir. Çalışmanın geri kalanında üç boyutlu tanklar incelenmiş, bu sefer doğrusal yüzey sınır şartları ele alınmıştır. Dikdörtgen prizma ve silindir şeklindeki tanklar modellenmiştir. Bu çalışmada ek olarak Sanal Kütle (Virtual Mass) modelleri de kullanılmış, ayrıca laboratuvar deneyleri gerçekleitirilmiştir. Elde edilen modeller doğrusal kuramla kıyaslanmıştır ve çok iyi sonuçlar elde edilmiştir. Son olarak ta, gerçek boyutlardaki bir petrol tankının içindeki sıvının gerçek bir deprem altındaki davranışı incelenmiştir. Sonuçta ele alınan iki ve üç boyutlu model deneylerinde RBFCM yönteminin çalkalanma konusunun modellenmesinde etkili bir yöntem olduğu gözlemlenmiştir. Yöntem yeni olmasına rağmen ağsız oluşu ve yüksek boyutlardaki problemler için kolayca uygulanabilir olması, üstün özelliklerinden bir kaçıdır.

Özet (Çeviri)

A series of numerical models have been developed to study sloshing in 2D and 3D Rigid Tanks. The problem is approached with Potential Flow Theory and Laplace?s equation is solved with Neumann type lateral and bottom boundary conditions and with Dynamic and Kinematic free surface boundary conditions. For the numerical method to solve the initial-boundary value problem; Meshless Radial Basis Function Collocation Method is used and a predictor-corrector type time marching scheme is used with Adams-Bashworth predictors and Adams-Moulton correctors. The 2D models were verified by performing some numerical tests and comparing the results with available second or third order asymptotic analytical formulae from the literature, numerical experiments from the literature, and with lab experiments from the literature. For the 3D models, linear analytic formulae were used for verification. The results were supported with laboratory experiments, and by employing another numerical model developed using the Virtual Mass technique. Fully nonlinear boundary conditions with deformable boundaries have been used in the 2D sloshing models. The numerical tanks have been tested with linear standing wave, lateral excitation, vertical excitation and combined lateral and vertical excitation inputs. Fast convergence and excellent accuracy is obtained for the low amplitude test cases. For the high amplitude sloshing cases, some experimental techniques are used and a good accuracy is achieved. For the 3D sloshing studies, linearized mathematical formulation was used; and the RBFCM, Virtual Mass, and the Laboratory Experiment models were benchmarked by demonstrating their performances in estimating the sloshing mode shape frequencies. Finally, a sample tank from the industry was analyzed by applying real earthquake motions using the RBFCM and Virtual Mass models, and the calculated maximum wave amplitudes were compared. The numerical experiments show that the models created in this study may be utilized for the research on the optimum tank design; which may eventually lead to improvements on the design code.

Benzer Tezler

  1. Değişken kesitli baraj-rezervuar etkileşim problemlerinin varyasyonel hibrid eleman metodu ile çözümü

    Başlık çevirisi yok

    HAKAN UÇAR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1998

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ERTAÇ ERGÜVEN

  2. İnterpolasyonlu parçacık hidrodinamiği yöntemi ile serbest su yüzeyli şiddetli akım problemlerinin incelenmesi

    Investigation of violent free surface flows by smoothed particle hydrodynamics method

    MURAT ÖZBULUT

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2013

    Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ÖMER GÖREN

  3. Küre biçimli tanklardaki sıvı çalkantısının modellenmesi

    Modelling of sloshing for spherical tanks

    MUSTAFA DENİZ İTİBAR

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kıyı Bilimleri ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. NECATİ ERDEM ÜNAL

  4. Nonlineer sıvı-yapı-zemin etkileşimin modellenmesi ve silindirik tankların dinamik davranışlarının değerlendirilmesi

    Modelling of nonlinear fluid-structure-soil interaction and evaluation of dynamic response of cylindrical tanks

    KAYAHAN AKGÜL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2014

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NAMIK KEMAL ÖZTORUN

    DOÇ. DR. YASİN FAHJAN

  5. Eigenvalue analysis of ideal fluids' sloshing movement in containers using virtual mass method

    Konteynerlerdeki ideal akışkanların çalkalanma hareketinın sanal kütle metodu kullanılarak yapılan özgün değer analizi

    BURAK TONGA

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    İnşaat MühendisliğiBoğaziçi Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SAMİ AND KILIÇ