Numerical investigation of free surface and pipe flow problems by smoothed particle hydrodynamics
Serbest yüzeyli akımların ve boru akımlarının yumuşatılmış parçacık dinamiği yöntemiyle sayısal olarak incelenmesi
- Tez No: 474917
- Danışmanlar: PROF. DR. ZAFER BOZKUŞ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 118
Özet
Bu çalışmada, serbest yüzeyli akımların ve boru akımlarının modellenmesi için Yumuşatılmış Tanecik Hidrodinamiği (SPH) yöntemini kullanan bir bilgisayar kodu geliştirildi. Serbest yüzeyli akım için, idealize edilmiş baraj yıkılma problemleri sayısal olarak incelendi. Sayısal modellemenin doğrulanması için, son zamanlarda yayınlanmış üç deneysel çalışmanın sonucu kullanıldı. Baraj yıkılmasını modellemek için, meshden bağımsız parçacık yöntemi olan ve bu çalışmada yeni bir sınır modeli ile güçlendirilen SPH'e ek olarak, türbülans ve laminar akım yaklaşımlarını kullanan mesh'e bağımlı yöntemler de kullanıldı. Baraj yıkılmasından dolayı oluşan akımın davranışının modellenmesi için SPH yönteminin kullanılabileceği teyit edildi. Buna ek olarak, SPH için yeni önerilen sınır yönteminin işlem süresini kısalttığı görüldü. Ayrıca, bu sınır yöntemi yapı-sıvı etkileşimi için ufuk açıcıdır. Mansabında dirsek bulunan eğimli veya yatay borulardaki basınçlı hava ile itilen sıvı parçacığı akımı, boru sistemlerindeki akımın SPH ile modellenmesi için sayısal olarak incelendi. Sıvı parçacığı dirseğe vurunca, dirsekte oluşan pik (darbe) veya çarpma basıncı ve bu basınçtan kaynaklı kuvvet, boru mesnetlerine ve boruya zarar verebilir. Sıvı parçacığının dirseğe varış hızı ve dirsekteki uzunluğu (ya da kütlesi) doğrudan bu basıncı etkiler. Çarpmadan hemen önceki sıvı parçacığı hızını ve kütlesini hesaplamak için literatürde bulunan iyileştirilmiş bir boyutlu bir yöntem kullanıldı. Dirsekteki zamana bağlı basınç değişimi SPH ile hesaplandı. Bulunan sayısal sonuçlar yayınlanmış deney değerleriyle doğrulandı. Hem kısa hem de uzun sıvı parçacıkları için hesaplanan pik basınçlar ve basınç değişimlerinin, deneylerde ölçülen pik basınç ve basınç değişimleri ile büyük bir uyum içinde olduğu gözlemlendi.
Özet (Çeviri)
In the present study, a two-dimensional (2D) computer code for free surface and pipe flows is developed by using Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) approach. For free surface flow problem, idealized dam break problems are investigated numerically. The results of three recently published experimental studies are used to validate the numerical solutions. In addition to mesh-free particle method, SPH with a novel boundary treatment model proposed in the present study, mesh-based methods with turbulence and laminar modelling are used to simulate the dam break problem. It is confirmed that SPH can be used to predict the behavior of dam-break induced flows. In addition, the computational time of SPH decreases with the proposed boundary model which is seminal for fluid-structure interaction problems with SPH. Liquid slug flow driven by pressurized air in inclined and horizontal pipes with a downstream elbow is investigated numerically for the application of SPH in pipe flows. As the liquid slug hits the elbow, the impact pressure and the associated force generated at the elbow may damage pipe supports as well as the pipe itself. The slug arrival velocity and slug length (i.e. mass) at the elbow directly affect that pressure. In order to calculate these slug parameters just before the impact an improved one-dimensional (1D) model proposed in the literature is used. At the elbow, pressure variation with respect to time is calculated with SPH. The obtained numerical data are validated with previously published experimental results. For both short and long slugs, calculated peak pressures and pressure variations show great agreement with those of measured peak pressures and pressure variations.
Benzer Tezler
- C-130 kargo uçağı için yangın söndürme modülü ön tasarım çalışması
Başlık çevirisi yok
İSMAİL KILINÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. CEVDET AYGÜN
- Experimental and numerical investigation of vortex formation at multiple horizontal intakes
Çoklu yatay su alma yapılarında vorteks oluşumunun deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
TUĞÇE YILDIRIM
Doktora
İngilizce
2020
İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA GÖĞÜŞ
PROF. DR. METE KÖKEN
- Ağız giriş şeklinin su alma ağızlarının membasındaki hız dağılımına etkisi
Effect of intake geometry on the velocity distribution upstream of intakes
GÜLTAZE YILDIRIM
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
İnşaat MühendisliğiGazi Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KEREM TAŞTAN
- İç Akışta Kaynamanın Sayısal Modellenmesi
Numerical Modelling of Internal Boiling Flow
ÜNSAL KAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LÜTFULLAH KUDDUSİ
- Numerical modelling on behavior of flexible underground pipelines under seismic loads
Sismik yükler altında gömülü esnek boruların davranışı üzerine sayısal modelleme
EHSAN YAHYAVI ZANJANI
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ESRA ECE BAYAT
YRD. DOÇ. DR. HAKKI ORAL ÖZHAN