Analysis of weakly ionized hypersonic flow
Az iyonlaşmış hipersonik akışların analizi
- Tez No: 418327
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SİNAN EYİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Atmosferik Giriş, Hipersonik Akış, Gerçek Gaz Etkileri, Kimyasal Dengesizlik, Titreşimsel Dengesizlik, İki sıcaklık Modeli, Atmospheric Re-entries, Hypersonic Flow, Real Gas Effects, Chemical Nonequilibrium, Vibrational Nonequilibrium, Two Temperature Model
- Yıl: 2015
- 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: 123
Özet
Yerçekimi ile ivmelenen atmosferik girişler yüksek hız ve enerjilerde gerçekleştiğinden sıcaklık çok büyük değerlere ulaşır. Atmosferik akış gibi yüksek hızlı hipersonik akışların doğru modellenmesi, tüm fiziksel olguların ve çözüm yöntemlerinin uygulanmasıyla mümkündür. Bu gibi yüksek sıcaklıklarda, türlerin akış alanındaki davranışları gerçek gaz varsayımı ile yapılmalıdır. Bu çalışmanın amacı kimyasal, termodinamiksel ve titreşimsel dengesizliklerin gerçek gaz varsayımıyla çözülmesidir. Sıcaklık varsayımlarına göre birçok farklı model bulunmaktadır. En basit olan, tek sıcaklık modeli bütün enerji modlarının tek bir sıcaklık değerleriyle belirlenmesine dayanır. Ancak bu model yüksek sıcaklarda akış alanı çözümünü elde etmede yetersiz kalmaktadır. En çok uygulanan ve kabul edilmiş metot iki sıcaklık modelidir ve bu model döngüsel ile çizgisel enerji modlarını ve titreşimsel ile elektronik enerji modlarını dengede kabul eder. Yüksek sıcaklıklarda, kimyasal reaksiyonlar ve titreşimsel sıcaklık değerleri birbirlerini etkiler. İki olgu arasındaki etkileşim, çizgisel ve titreşimsel sıcaklıkların ortalama değerleriyle bulunur. Bu çalışmada, bu yaklaşımlar incelenmiştir. Geometri olarak üç boyutlu Apollo Komuta Modülü seçilmiştir, çünkü deney ve uçuş verileri bu geometri etrafında mevcuttur. Hesaplamalar Newton ve Newton Gmres metodları göz önüne alınarak yapılmıştır. Farklı tür sayısı ve farklı varsayımlar bu çalışmada incelenmiş bulunmaktadır. Bu çalışmanın esas amacı yüksek sıcaklıklarda olan akış hakkındaki bilgiyi genişletip çeşitli modellerin karşılaştırılarak incelenmesidir. Ayrıca fiziksel modellerin karşılaştırılmasının yanı sıra hesaplama yöntemlerinin etkinliği de hesaplanıp karşılaştırılmıştır.
Özet (Çeviri)
The knowledge of physical phenomena and numerical computation skills are required to simulate flow field around the re-entry capsule due to extreme conditions resulted by high speed and high energy of capsule. The re-entries of spacecraft occur generally at high hypersonic speed where reactions take place actively, and where plasma field around geometry as well as radiation from the surface affect characteristics of the flow field. In these conditions, ideal gas assumption fails; thus, real gas assumption is used to define species state characteristics. The main consideration of this study is to compute the components of the flow field by considering thermal, chemical and vibrational nonequilibrium. There are various methods developed to model flow field with the examination of real gas effects and nonequilibrium in each modes. Mainly, these methods differ according to chosen temperature model; the simplest one is one temperature model, where all energy modes are defined with the same temperature. Because the assumptions for one temperature are not sufficient to characterize hypersonic flow field region, the most accepted and the most applied method is two temperature model by defining translational – rotational and vibrational- electronic temperature. In this model, dissociation reactions and vibrational energy levels of species are associated with Park's approach. Different forward reaction rate constants and two different calculation of equilibrium constant are examined and compared. Moreover, the influences of number of species and reactions are also studied in the modelling chemical nonequilibrium. Three dimensional Apollo Command Module is chosen as geometry. Newton- GMRES method is used to solve flow field, whereas Newton method is used to compute vibrational and translational temperature. In the numerical modelling part, different CFD considerations are examined such as mesh refinement, order of spatial discretization and different splitting of flux vectors. For the mesh refinement study, flow field is simulated by using three different meshes; coarse, medium and fine. In addition to first order discretization, MUSCL schemes are used to achieve higher order spatial discretization; therefore, different flux limiters are examined to prevent oscillations. Moreover, Van Leer and Steger Warming flux splitting schemes are developed with the consideration of real and ideal gas assumptions. Briefly, the aim of this study is to enhance knowledge about high temperature gas flow and to apply various models with comparisons of each other and that of experimental data.
Benzer Tezler
- Tuz çeşitlerinin mineral madde, ağır metal konsantrasyonları ve potasyum ferrosiyanür içeriği
Mineral material, heavy metal concentrations and potassium ferrocianide content of salt varieties
GİZEM ŞÖFÖRTAKIMCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Gıda MühendisliğiTekirdağ Namık Kemal ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER ÖKSÜZ
- Modeling for vibration analysis of thin non-uniform plates using Heaviside Functions
Ince düzgünsüz plakaların titreşim analizi için Heaviside Fonksiyonları kullanarak Modelleme
MEHMET MURAT GÖZÜM
Doktora
İngilizce
2018
Makine MühendisliğiKoç ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FATMA İPEK BAŞDOĞAN
- İki boyutlu yalpa hareketindeki hidrodinamik katsayıların interpolasyonlu parçacık hidrodinamiği yöntemi ile hesaplanması
Calculation of hydrodynamics coefficients for rolling in two dimension by particle hydrodynamics method
ONUR ÖLMEZ
Doktora
Türkçe
2016
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER GÖREN
- Radial density profies in neutral beam injected systems
Nötral ışın enjekte edilmiş sistemlerde radyal yoğunluk bilgileri
İLKER ÜMİT UZUN
Yüksek Lisans
İngilizce
2000
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SİNAN BİLİKMEN
PROF. DR. VLADİMİR MİRKOV
- İçerisinde akışkan bulunan öngerilmeli ince elastik tüplerde nonlineer dalga yayılması
Nonlinear wave propagation in a prestressed fluid-filled thin elastic tabes
NALAN ANTAR