Development of a navier stokes solver for compressible flows on cartesian grids with aerodynamics applications
Kartezyen ağlarda sıkıştırılabilir akışlar için aerodinamik uygulamalarla birlikte bir navier stokes çözücüsü geliştirilmesi
- Tez No: 406234
- Danışmanlar: DOÇ. DR. AHMET İHSAN KUTLAR, PROF. DR. MEHMET HALUK AKSEL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Gaziantep Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 208
Özet
Kartezyen ağlar yapısal olmayan ağ teknolojisi içinde özel bir dal oluşturmaktadır. Karmaşık geometriler için otomatik ağ oluşturma ve bu gibi geometriler etrafında akışın gövde şeklinden ve sayısından bağımsız şekilde benzetim kurmak için özellikle tasarlanmış algoritmalar kullanırlar. Bu doktora tezinde geliştirilen sıkıştırılabilir akış çözücüsüne, kapalı yüzeyler çevresinde ışın-atma yöntemi, kesik hücre uyarlaması ve eğri uyarlaması gibi özel Kartezyen temelli algoritmalar kullanılarak iki- ve üç-boyutlu uyarlanabilir geliştirme/genişleme şema kodları ilave edilmiştir. Kartezyen ağ yöntemlerinin viskoz olmayan akışlarda ortaya ilk çıkışından sonra son on yılda bu teknikler türbülanslı akışlarda sayısız iki- ve üç-boyutlu uygulamanın benzetim kurması için etkili bir şekilde değerlendirilmiş ve geliştirilmiştir. Bu çalışmada, sıkıştırılabilir viskoz akışlarda çözümleri hassasiyetle ve kolaylıkla gerçekleştirebilmek için iki- ve üç- boyutlu düzensiz geometriler çevresinde mahalli olarak geliştirilmiş, hiyerarşik Kartezyen ağların oluştulması hedeflenmiştir. Kartezyen ağlar, Kartezyen hücrelerinin birbirlerine bağlanmalarını sağlamak için oluşturulan, iki-boyutlu akışlarda dörtlü ağaç; üç-boyutlu akışlarda sekizli ağaç temelli veri yapısı kullanarak üretilmiştir. Hedefler; viskoz olmayan (ideal) akışlarda, düşük Reynolds sayılı viskoz (laminar) akışlarda ve türbülanslı akışlarda otomatik ağ üretimini geliştirmek, yakınsama oranını mahalli zaman adımlaması ve çok katmanlı ağ yöntemleri ile artırmak, en küçük kareler yeniden üretimi ile çözüm uyarlamasını kolaylaştırmaktır. Sonuçta, kullanıcı müdahalesine gerek olmayan, nesne tabanlı FORTRAN programlama dilinde Kartezyen ağ üreticisi temelli akış çözücüsü uygulanmıştır. Kanat profili ve üç-boyutlu kanatların çevresindeki akışlar için Euler denklemleri, Navier-Stokes denklemleri ve Spalart Allmaras türbülans modeli ile Reynolds ortalamalı Navier-Stokes denklemleri çözülmüştür. Literatürde mevcut olan deneysel ve nümerik verilerle çözümler karşılaştırılarak doğrulanmıştır.
Özet (Çeviri)
Cartesian grids constitute a special branch in unstructured grid technology. They use specially designed algorithms to generate automatic grids for complex geometries and to simulate flows around such geometries regardless of the body shape and number of bodies. In this dissertation, implementations of generated two- and three-dimensional adaptive refinement/coarsening scheme codes are appended to the developed compressible flow solver by using special Cartesian-based algorithms, namely Ray-Casting method, cut-cell adaptation and curvature adaptation around closed bodies. After the first appearance of Cartesian grid methods for inviscid flows, these techniques have been efficaciously utilized and developed to simulate numerous two- and three-dimensional applications on turbulent flows in the last decade. In this study, it is aimed to generate locally refined hierarchical Cartesian grids for two- and three-dimensional irregular geometries to provide solutions, which are easy to realize and accurate in the case of viscous compressible flows around such geometries. Cartesian grids are generated by constructing a quadtree based data structure in two-dimensional flows and an octree based data structure in three-dimensional flows for the purpose of connecting the Cartesian cells to each other. The goals are to enhance automatic grid generation, to increase convergence rate with local time stepping and multi-grid methods, to facilitate solution adaptation with least squares reconstruction scheme on inviscid (ideal) flows, low Reynolds number viscous (laminar) flows and turbulent flows. As a result, a“hands-off”, Cartesian grid generator based flow solver is implemented in object-oriented FORTRAN programming language. Euler equations, Navier-Stokes equations and Reynolds Averaged Navier-Stokes Equations with Spalart-Allmaras turbulence closure are solved for the flows around airfoils and wings. The solutions are validated by comparing the results with experimental and numerical data available in literature.
Benzer Tezler
- 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
- Development of a three-dimensional Navier-Stokes solver for laminar and compressible flows by using finite volume method
Sonlu hacim yöntemi ile üç boyutlu katmalı ve sıkışabilir akışlar için Navier-Stokes çözücüsü geliştirilmesi
GÖKHAN UÇAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2001
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. M. HALUK AKSEL
- Development of a pressure-based solver for both incompressible and compressible flows
Sıkıştırılamaz ve sıkıştırılabilir akışlar için basınç tabanlı bir çözücüsünün geliştirilmesi
KEREM DENK
Yüksek Lisans
İngilizce
2007
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. CÜNEYT SERT
- A finite volume based in-house large eddy simulation solver for turbulent flows in complex geometries
Karmaşık geometrilerde türbülanslı akışlar için sonlu hacimler yöntemine dayanan özgün büyük girdap benzetimi çözücüsü
SARP ER
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYŞE GÜL GÜNGÖR
- Development of a solver for the compressible large eddy simulations
Sıkıştırılabilir büyük burgaç simulasyonu için bir çözücü geliştirilmesi
MUSTAFA AKDEMİR
Doktora
İngilizce
2023
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET HALUK AKSEL