Numerical simulation of two-dimensional collisionless plasma flows under the effect of electrostatic forces via particle in cell method
İki boyutlu çarpışmasız elektrostatik kuvvetler etkisindeki plazma akımlarının hücre yöntemi kullanılarak sayısal simulasyonu
- Tez No: 338470
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET CEVDET ÇELENLİGİL, YRD. DOÇ. DR. NEVSAN ŞENGİL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2013
- 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: Belirtilmemiş.
Özet
İsmini elektrikten itki üretebilmesinden alan, electrik itme kavramını uzayda pozisyon koruma ve derin uzay araşatımaları gibi önemli görevleri bulunur. Uzayı kirleten elektrik itme sistminin iyon ışınını haberleşmeye engel olabilir. Etkili nötralizasyon bu problemi ortadan kaldırmak için gereklidir. Günümüzde, bilgisayar simülasyonu elektrikli itki cihazların çıkış ağzında plazma davranışı araştırmak için güçlü bir araç olarak kabul edilir. Bu tezin amacı hücredeki parçaçık yöntemini kullanrak SIMPFORT olarak adlandırılan özgün iki boyutlu, çarpışmasız plazma simülasyon kodu yazmaktır. Kütle, momentum ve enerjinin korunumu yasaları kontol edildi. Bu tezde, manyetik alandan kaynaklanan ihmal edilebilir kuvvetli akışlar incelenir ve elektrostatik Poisson denklemi dikdörtgen ve dikdörtgen olmayan her iki alanda çözülür. Başarılı fazla dinlenme (SOR) methodu Poisson denklemini çözmek için uygulanmıştır. SIMPFORT, doğru bir tam kinetik parçacık modeli veya kinetik ve sürekli (sıvı) modellerini birleştiren yaklaşık bir melez modeli kullanılarak plazma problemlerini ele alır. Tam kinetik modelde, iyonlar ve elektronlardan her ikisi de parçacıklar gibi simüle edilir, fakat melez modelde sadece iyonlar parçacıklar olarak simüle edilirken elektronlar ise Boltzmann ilişkisi kullanılarak akışkan olarak modellenir. Tam kinetik modelde, Poisson denklemi doğrusaldır. Diğer taraftan, melez modelde, Boltzmann ilişkisinin etkisiyle doğrusal olmayan hale gelir. Bu tezde, iki genel test problemleri çözülür ve sonuçları VORPAL adlı ticari tam kinetik kodun demo sürümü ile karşılaştırılır. Mevcut tam kinetik model sonuçları, her iki test problemi için VORPAL sonuçları ile uygun olarak karşılaştırılır. Öte yandan, melez modeli sonuçları test durumlarından birinde bazı sapmalar göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Taking its name from its ability to generate thrust via electricity, the concept of electric propulsion has important space mission applications like station keeping for satellites and deep space probe. However, contamination of plumes in electric propulsion systems with ion beam could hinder communication, and effective neutralization is essential to clear away this predicament. Today, computer simulation is regarded as a powerful tool to investigate plasma behavior in the plumes of electric propulsion devices. The aim of this thesis is to write a generic simulation code named as SIMPFORT which studies two-dimensional, collisonless plasma flows under the effect of electrostatic forces using the Particle in Cell (PIC) method. The conservation of mass, momentum and energy are checked. In this thesis, the flows with negligible forces from magnetic fields are investigated and electrostatic Poisson?s equation is solved in both rectangular and non-rectangular domains. Successive Over Relaxation (SOR) method is implemented in the solution of the Poisson?s equation. SIMPFORT can handle plasma problems using either an accurate full kinetic particle model or an approximate hybrid model which combines kinetic and continuum (fluid) models. In the full kinetic model, both ions and electrons are simulated as particles, but in the hybrid model only ions are simulated as particles while electrons are modeled as fluid using the Boltzmann relation. In the full kinetic model the Poisson?s equation is linear, on the other hand, in the hybrid model it becomes nonlinear due to the effect of the Boltzmann relation. In this thesis, two generic test problems are solved and the results are compared with a demo version of a commercial full kinetic code named VORPAL. The present full kinetic model results compare favorably with those of VORPAL for both test problems. On the other hand, the hybrid model results show some deviations in one of the test problems
Benzer Tezler
- Diesel motorları yakıt püskürtme sistemlerinin dinamik simülasyonu
Başlık çevirisi yok
İRFAN KARAGÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Makine MühendisliğiUludağ ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OĞUZ BORAT
- İki katlı pamuk ipliklerinden dokunan kumaşlarda örgüye bağlı olarak maksimum atkı sıklığının değişimi üzerinde bir araştırma
Başlık çevirisi yok
MELTEM ASLI NARTER
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiEge ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜNGÖR BAŞER
- Barajların hacim-verim ilişkisi üzerine bir araştırma
Başlık çevirisi yok
MEHMET KILIÇARSLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
İnşaat MühendisliğiÇukurova Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TEFARUK HAKTANIR
- A Decision support system for planning standby garbage collection trucks
Yedek çöp toplama kamyonlarının planlanması için bir karar destek sistemi
GÜLSER HACISALİHOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
1987
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİM DOĞRUSÖZ
- Regresyon analizi ve Türkiye üzerine bir deneme buğday üretiminin tahmini
Başlık çevirisi yok
MACİT MESUT ÖZMEN
- Akaryakıtla çalışan endüstriyel tav fırınlarında yanma, sıcaklık ve basıncın optimum kontrolu
Optimum control of combustion temperature and pressure in industrial tempering furnaces working with fuel-oil
MEHMET EROĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YÜCEL ERCAN