A new large eddy simulation solver for wall-bounded turbulent flows
Duvarla çevrili türbülanslı akışlar için yeni bir büyük girdap benzetimi çözücüsü
- Tez No: 467157
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. AYŞE GÜL GÜNGÖR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 118
Özet
Bu çalışma kapsamında havacılık ve uzay alanında karşılaşılan duvarla çevrili türbülanslı akış problemlerinin çözümüne yönelik modüler ve ölçeklenebilir bir büyük girdap benzetimi (LES) çözücüsü, Lestr3d, geliştirilmiştir. Bu amaçla sıkıştırılabilir LES denklemleri hücre merkezli sonlu hacimler yöntemi kullanılarak yapısal olmayan çözüm ağları için ayrıklaştırılmıştır. Uzaysal ayrıklaştırma ikinci mertebeden hücre merkezli şema ile sağlanmıştır. Hücre merkezli ayrıklaştırma şemasının sebep olduğu fiziksel olmayan çözümleri sönümlemek için Jameson-Schmidt-Turkel şeması kullanılmıştır. Zamanda açık integrasyon beş kademeli Runge-Kutta şeması ile gerçekleştirilmiştir. FORTAN dili ile yazılan çözücü Message-Passing Interface kütüphaneleri ile paralelleştirilmiştir. Yapısal olmayan çözüm ağlarının parsellenmesi için METIS yazılımı kullanılmıştır. Çözücünün ölçeklenebilirlik performansı iki farklı yüksek başarımlı hesaplama merkezinde test edilmiştir. Elde edilen sonuçlar çözücünün 512 hesaplama çekirdeğine kadar iyi bir ölçeklenebilirlik performansı sergilediğini ortaya koymuştur. Çözücünün doğrulaması kübik oyuk akışı ve ters-basamak akışı problemlerinin büyük girdap benzetimleri ile gerçekleştirilmiştir. Çözücünün havacılık ve uzay alanındaki daha karmaşık problemlerin fiziğini çözümleyebilme kabiliyetlerini sergilemek adına lineer sıralı T106 türbin palası üzerindeki akışın büyük girdap benzetimi gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar geliştirilen Lestr3d çözücüsünün duvarla çevrili karmaşık türbülanslı akış problemlerinin fiziğini başarılı bir şekilde çözümleyebildiğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
In this study, a new, modular, and scalable large eddy simulation (LES) solver, Lestr3d, to be used in the analysis of wall-bounded turbulent flow problems encountered in the aerospace field is developed. To this end, compressible LES equations are discretized on unstructured grids using the collocated finite volume method. Spatial discretization is carried out using the second order cell centered scheme. The Jameson-Schmidt-Turkel artificial dissipation scheme is employed in order to damp non-physical solutions due to cell centered spatial discretization scheme. Explicit time integration is carried out using the five stage Runge-Kutta scheme. The solver is written in FORTAN language and parallelization is carried out using Message-Passing Interface libraries. Decomposition of unstructured grids is carried out via METIS software. Scalability performance of the solver is tested on two different high performance computing centers. Results show that a good scaling is obtained up to 512 computational cores. Validation of the solver is carried out by LES of lid-driven cavity problem on a cubical domain and LES of spatially developing backward-facing step flow. In order to demonstrate the solver's ability to capture physics of complexer problems encountered in the aerospace field, LES of the flow over T106 blade is performed on a linear cascade. Results show that the developed Lestr3d solver can successfully resolve physics of wall-bounded complex turbulent flow problems.
Benzer Tezler
- Transonik hızda kavite akışına maruz kalan mühimmat ayrılmasının HAD analizi
The CFD analysis of the store separation subjected to the cavity flow at transonic speed
SEYFETTİN TÜRK
Doktora
Türkçe
2021
Uçak MühendisliğiEskişehir Teknik ÜniversitesiUçak Gövde Motor Bakım Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KÜRŞAD MELİH GÜLEREN
- Sayısal yöntemler kullanarak sualtı araçlarının hidro ve vibroakustiğinin çözümü ve dijital sonar tasarımı
Hydro and vibroacoustical solution of underwater vehicles using numerical methods and digital sonar design
EMRE GÜNGÖR
Doktora
Türkçe
2018
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İLYAS BEDİİ ÖZDEMİR
- Düşük mach sayısında kavite içi akışın aeroakustik incelenmesi
Aeroacoustics investigation of low mach number cavity flow
FURKAN COŞGUN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SERTAÇ ÇADIRCI
- Türbülanslı sınır tabakası için duvar kenarı modeli ve modelin logaritmik kanunla testleri
Near wall model for turbulent boundary layer and testing of the model with logarithmic law
ÖZGÜL İLHAN
Doktora
Türkçe
2018
MatematikMuğla Sıtkı Koçman ÜniversitesiMatematik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NİYAZİ ŞAHİN
- A general purpose large-eddy simulation/probability density function simulator on block structured grids
Blok yapısal çözüm ağları üzerinde genel amaçlı large eddy simulasyonu / olasılık yoğunluk fonksiyonu çözücüsü
HASRET TÜRKERİ
Doktora
İngilizce
2017
Makine MühendisliğiKoç ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METIN MURADOGLU