A Finite element simulation of frontogenesis by using the semi-implicit time integration scheme with a horizontal deformation field model
Başlık çevirisi mevcut değil.
- Tez No: 4030
- Danışmanlar: DOÇ. DR. M. HALUK AKSEL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Atmosferik Cephe Oluşumu, Yatay Deformasyon Alanı, Sonlu Elemanlar Yöntemi, Yarı-îçbağımlı Zaman integral Şeması. -vı, Atmospheric Frontogenesis, Horizontal Deformation Field, Finite Element Method, Semi-Implicit Time Integration Scheme. -iv
- Yıl: 1988
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 120
Özet
ÖZET YATAY DEFORMASYON ALANINA BA?LI ATMOSFERDEKİ CEPHE OLUŞUMUNUN YARI-İÇBA?IMLI ZAMAN INTEGRAL ŞEMASI KULLANILARAK SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİYLE BENZETİMİ TURHANGİL, H. Turhan Yüksek Lisans Tezi, Makina Müh. Bölümü Tez Yöneticisi: Doç. Dr. M. Haluk AKSEL Ekim 1988, 105 sayfa Bu çalışmada, dönen bir küre üzerindeki sıkışabilir, zamana bağlı bir akış üç boyutlu olarak incelenmiştir. Bu bir anlamda, atmosferdeki hareketin benzetimidir. Atmosferdeki cephe oluşumunun birçok nedeninden biri olan yatay deformasyon alanı sonucu ortaya çıkan ve cephe denilen, değişik kaynaklı ve fiziksel özelliklere sahip akışkan kütleleri arasındaki geçiş bölgesinde akışkanın çeşitli özellikleri hesaplanmaktadır. Bu araştırmada temel amaç, akışkanın açıklanan deviniminin sayısal benzetimidir. Bu nedenle, çözümün doğruluğunu değerlendire bilmek için de, seçilen yatay deformasyon modeli önce analitik olarak çözülmüş ve buna ait kapalı formda bir çözüm elde edilmiştir. Sonuçta ise, bu sayısal ve analitik çözümlerin karşılaştırılması yapılmıştır. Her iki yöntemde de akışkan sürtünmesiz ve adiabatik kabul edilmiştir. Analitik çözümde ayrıca, Boussinesq yaklaşımı olarak bilinen, akışkanın süreklilik denkleminde sıkıştırılamaz olduğu ve jeostropik denge denilen, basınç ile Coriolis kuvvetleri arasında -v-cephe-kesiti yönünde denge bulunduğu kabul edilmiştir. Denklemlerin çözümü birinci dereceden eş-parametreli elemanlar kullanılarak, sonlu elemanlar yöntemi ile gerçekleştirilmiştir. Koordinat sisteminde yatay eksenlerde fiziksel uzaklıklar, dikey eksende ise basıncın yüzey basıncına oranı kullanılmıştır. Zaman ilerleme tekniği olarak, momentum denklemlerinde yerçekimi terimleri, süreklilik denkleminde ise yatay hız gradyan terimi zamana göre ortalanmış, yarı-içbağımlı zaman integral şeması uygulanmıştır. Hızın üç bileşeni, sıcaklık, basınç ve yoğunluk, düğüm noktalarının sayısı, zaman aralıkları ve sınır koşullarının etkisi altında incelenmiştir. Cephenin düğüm noktaları arasında olduğu kabul edilerek başarılı bir çözüm bulunmuştur. Sayısal çözüm, analik çözüme göre daha etkili bir.cephe vermiştir. Hız ve potansiyel sıcaklık için açık sınır koşulları kullanılarak bir günlük süre için akışkanın özellikleri tahmin edilebilmiştir.
Özet (Çeviri)
ABSTRACT A FINITE ELEMENT SIMULATION OF FRONTOGENESIS BY USING THE SEMI-IMPLICIT TIME INTEGRATION ^SCHEME WITH A HORIZONTAL DEFORMATION FIELD MODEL TURHANGİL, H. Turhan M.S. in Mechanical Engineering Supervisor: Assoc. Prof.Dr. M. Haluk AKSEL October 1988, 105 pages In this study, the unsteady flow of a compressible fluid on a rotating sphere is investigated in three dimensions. This simulates, in some respect, the motion in the atmosphere. The fluid properties in the transition zone, occuring between fluid masses of different origins and physical properties, which may be referred to as a frontal zone, are determined due to a horizontal deformation field which is one of many mechanisms which create frontal zones in the atmosphere. This investigation mainly deals with the numerical simulation of the described motion of the fluid. But in order to make an assessment for the accuracy of the results, the selected horizontal deformation model is solved analytically and a closed form solution is obtained as well. As a result, a comparison between the numerical procedure and analytical solution is made. In both methods, the fluid is assumed to be inviscid and adiabatic. The analytical solution involves two other basic -111-assumptions, namely: the incompressibility of the fluid in the continuity equation, which is known as the Boussinesq approximation and the balance between pressure and Coriolis forces in the cross- front direction which is referred as the geostrophic balance. The numerical procedure uses the technique of finite elements with first order isoparametric elements for the space discretization. In the coordinate system, the vertical coordinate is the ratio of pressure to surface pressure and the horizontal components are the physical coordinates. The semi-implicit time integration scheme, where the gravity terms in the momentum equations and the horizontal divergence in the continuity equation are time averaged, is employed as the time advancing technique. Finally, three components of velocity, temperature, pressure and density are examined as dependent variables considering the effects of resolution, time intervals and boundary conditions. A satisfactory solution is produced if the front is between the nodes. The numerical solution could result in stronger frontal development than the solution obtained analytically. It has been possible to obtain stable solutions for more than once in a day by using open boundary conditions for velocity and potential temperature.
Benzer Tezler
- A Finite element simulation of frontogenesis in the atmosphere with the primitive equations by using a horizontal deformation field model
Başlık çevirisi yok
AHMET SONER KUZUCU
- Finite element simulation of visco-plastic deformation on micro-computers
Başlık çevirisi yok
CENGİZ SİNAN ÖZKAN
Yüksek Lisans
İngilizce
1989
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiDOÇ. DR. A. ERMAN TEKKAYA
- Finite element simulation of crack propagation for steel fiber reinforced concrete
Sonlu elemanlar yöntemiyle çelik lifli betonda çatlak ilerleme simülasyonu
KAAN ÖZENÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERKAN DAĞ
DOÇ. DR. İSMAİL ÖZGÜR YAMAN
- Finite element study on local buckling and energy dissipation of seismic bracing
Çelik çapraz elemanlarda yerel burkulma ve enerji sönümünün sonlu elemanlar metodulya incelenmesi
AHMET KUŞYILMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2008
İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Bölümü
DOÇ. DR. CEM TOPKAYA