Quasi-Newton and artificial compressibility based partitioned algorithms for strongly coupled fluid structure interactions
Sıkı bağlanmış akışkan-katı etkileşimli problemlerde Quasi-Newton ve yapay sıkıştırılabilme tabanlı bölümlenmiş algoritmalar
- Tez No: 472631
- Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA SERDAR ÇELEBİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Bilişim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Hesaplamalı Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 91
Özet
Bu tezde, çoklu fizik uygulaması olan akışkan-katı etkileşimleri derinlemesine incelenmiştir. Akışkan-katı etkileşimli problemlerin neler oldukları, hangi mühendislik alanlarında kullanıldıkları ve akışkan-katı etkileşimli uygulamaların neden yapıldıkları incelenmiştir. Akışkan-katı etkileşimli problemlerde uygulanan metodlar monolitik ve bölümlenmiş yaklaşım olarak iki ana grup altında sınıflandırılıyor. Her iki tip yaklaşım türü de incelenmiş ve ne oldukları kısaca anlatılmıştır. Bölümlenmiş yaklaşımlı metodların için de“black-box”olarak adlandırılan yaklaşım, akışkan-katı etkileşimli problemlerin akışkan ve katı kısımlarını birbirlerinden en bağımsız olacak şekilde tutan yaklaşım türüdür. Bu tezdeki çalışmanın ana hatlarını da,“black-box”yaklaşımlı metodlar oluşturuyor.“Black-box”yaklaşımlarda yaygın olarak kullanılan“Aitken's dynamic relaxation”metodu ile quasi-Newton tipi bir method olan IQN-LS metodu, literatürde yaygın olarak kullanılan bir problemde kullanılarak karşılaştırılmaları yapılmıştır. Günümüzde“the state of art”olarak tanınan metod olan“IQN-LS”metodunun neden daha iyi sonuçlar verdiği açıklanmıştır. Bunlarla birlikte, bölümlenmiş algoritmalarda gözlemlenen büyük bir problem incelenmiş ve çözüm aranmıştır.“Sıkıştırılamazlık ikilemi”olarak anılan problemin neden ortaya çıktığı kısaca bahsedilmiş ve problemin çözümler üzerindeki kötü etkilerini azaltacak bir teknik araştırılmıştır. Son olarak, kan akışı modellemelerindeki akışkan-katı etkileşimleri tanıtılmıştır. Damarlar içindeki kan akışının modellenmesindeki zorlukların nasıl aşılabileceği araştırılmıştır. IQN-LS tabanlı akışkan-katı etkileşimleri çözücümüzü kullanarak geniş damarlarda kan akışı modellemesi ve üç boyutlu simülasyonu yapılmıştır. Akış problemi şıkıştırılmaz, Newtonian ve laminer olarak modellenmiş olup, zamana bağlı değişen hız profili eklenmiştir. Katı problemi ise lineer elastik olarak modellenmiştir. Simülasyona ait tüm parametreler ve simülasyonun sonuçları detaylıca açıklanmış ve tartışılmıştır.
Özet (Çeviri)
In this thesis, fluid-structure interactions (FSI), a multi-physics application, was investigated in detail. The reasons why FSI applications were developed, what those applications are, and different approaches that had been used on those FSI problems were explained and discussed. The two coupling approaches in FSI, which are monolithic coupling and partitioned coupling, were explained briefly. Then, so called“black-box”partitioned FSI coupling schemes were investigated. Two algorithms based on black-box partitioned FSI coupling scheme, Aitken's dynamic relaxation and the state of the art IQN-LS methods were explained in detail and their performances were compared by a FSI benchmark case. The superior performance of IQN-LS method over Aitken's dynamic relaxation was confirmed. Nevertheless, one of the major problem of partitioned coupling methods, which was described as the“incompressibility dilemma”for fully-enclosed, incompressible problems, was explored and a potential solution to it were discussed. Lastly, FSI in hemodynamics and blood flow simulations were introduced. The reasons why FSI techniques are required in order to simulate the blood flow through artery simulations in hemodynamics were explained briefly. Finally, IQN-LS, based solver was used in order to simulate 3D blood flow through large artery. The simulation was composed of incompressible, Newtonian, laminar flow solver with pulsatile velocity profile and linear elastic structural solver. All setup parameters and the results of the simulation were discussed in detail. The suitability of IQN-LS algorithm for further hemodynamics FSI applications were discussed.
Benzer Tezler
- Kuplajlı iletim hatlarının yapay sinir ağları ile modellenmesi
Modelling of coupled transmission lines with artificial neural networks
SABRİ KAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2006
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiErciyes ÜniversitesiElektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. KERİM GÜNEY
- Uydu görüntü verisinin yapay sinir ağları ile sınıflandırılması
Classification of satellite imagery data with artificial neural networks
COŞKUN ÖZKAN
Doktora
Türkçe
2001
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiJeodezi ve Fotogrametri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. FİLİZ SUNAR ERBEK
- Pem yakıt hücrelerinin yapay sinir ağları ile modellenmesi
Modeling of pem fuel cells by using artificial neural networks
UĞUR ÖZVEREN
Yüksek Lisans
Türkçe
2006
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SALİH DİNÇER
- Akımsız nikel esaslı alaşım kaplamalarda en iyi kaplama özelliklerini sağlayan banyo parametrelerinin yapay zeka yöntemleri ile tersine optimizasyonu
Inverse optimization of bath parameters providing the best coating properties in electroless nickel-based alloy coatings using artificial intelligence methods
MEHMET FATİH TAŞKIN
Doktora
Türkçe
2024
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiSakarya ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZER UYGUN
- Toprakların agregat stabilitesi değerlerinin yapay sinir ağları ile tahminlenmesi
Predicting of soil aggregate stability values using artificial neural networks
AYFER ÖZGE ŞİŞMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
ZiraatKahramanmaraş Sütçü İmam ÜniversitesiToprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. TUĞRUL YAKUPOĞLU