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 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: 81
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
- Numerical simulation of two-dimensional incompressible turbulent separated flows
İki boyutlu sıkıştırılamaz türbülanslı ayrılmış akışların sayısal simulasyonu
ÇAĞATAY KÖKSOY
Yüksek Lisans
İngilizce
2003
Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. CEVDET ÇELENLİĞİL
- Numerical simulation of twodimensional incompressible turbulent flows
İki boyutlu sıkıştırılamaz türbülanslı akışların sayısal simulasyonu
ROZA GÜLBAHÇE
Yüksek Lisans
İngilizce
1994
Mühendislik BilimleriOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. M. CEVDET ÇELENLİGİL
- Numerical simulation of a two dimensional circular reflector antenna system by the method of moments
İki boyutlu dairesel yansıtıcı anten sisteminin moment metodu ile numerik olarak simülasyonu
AKIN AYBARS HAMŞİOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2001
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. TANER OĞUZER
- İki boyutlu profillerin etrafındaki akış alanının hesaplamalı simülasyonu
Numerical simulation of the flow field around two dimensional hydrofoils
UĞUR ORAL ÜNAL
- Numerical simulation of aircraft icing with an adaptive thermodynamic model considering ice accretion
Buz birikimini göz önüne alarak uyarlanmış bir termodinamik model ile uçakta buzlanmanın sayısal benzetimi
HADI SIYAHI
Doktora
İngilizce
2022
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET CİHAT BAYTAŞ
