Geri Dön

A new large eddy simulation solver for wall-bounded turbulent flows

Duvarla çevrili türbülanslı akışlar için yeni bir büyük girdap benzetimi çözücüsü

  1. Tez No: 467157
  2. Yazar: DOĞUKAN TUĞBERK KARAHAN
  3. Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. AYŞE GÜL GÜNGÖR
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Havacılık Mühendisliği, Aeronautical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2017
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. 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

  1. 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

    Türkçe

    2021

    Uçak MühendisliğiEskişehir Teknik Üniversitesi

    Uçak Gövde Motor Bakım Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. KÜRŞAD MELİH GÜLEREN

  2. 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

    Türkçe

    2018

    Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İLYAS BEDİİ ÖZDEMİR

  3. Düşük mach sayısında kavite içi akışın aeroakustik incelenmesi

    Aeroacoustics investigation of low mach number cavity flow

    FURKAN COŞGUN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ SERTAÇ ÇADIRCI

  4. 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

    Türkçe

    2018

    MatematikMuğla Sıtkı Koçman Üniversitesi

    Matematik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. NİYAZİ ŞAHİN

  5. 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

    İngilizce

    2017

    Makine MühendisliğiKoç Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. METIN MURADOGLU