Investigation of inviscid shear layer by linear stability theories
Viskoz olmayan kesme tabakasının doğrusal kararlılık teorileri ile incelenmesi
- Tez No: 516837
- Danışmanlar: PROF. SERKAN ÖZGEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- 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: 88
Özet
Bu tezde, doğrusal kararlılık teorisi vasıtasıyla viskoz olmayan kesme tabakası akışının uzaysal ve zamansal kararsızlıkları incelenmiştir. Dalga şeklindeki küçük bozuntular kullanılarak Helmholtz girdap denkleminden Rayleigh denklemi elde edilmiştir. Hiperbolik tanjant hız profili için Rayleigh denklemi dördüncü dereceden Runge-Kutta ve simpleks method algoritmasını kullanılarak geliştirilen kod vasıtasıyla uzaysal ve zamansal genleşme yaklaşımları ile çözülmüştür. Çeşitli bozuntu frekanslarının özdeğerleri uzaysal ve zamansal genleşme için hesaplanmıştır. İki teorinin sonuçları karşılaştırılarak, en güçlü şekilde genleşen bozuntu frekansları değerlendirilmiştir. Uzaysal teorinin özfonksiyonları çeşitli bozuntu frekansları için çizdirilmiştir. En güçlü şekilde genleşen bozuntu frekansı için, her iki teorinin özfonksiyonları hesaplanmış ve karşılaştırılmıştır. Uzaysal genleşme durumunda, özfonksiyonların türevleri ve girdap genlikleri de farklı bozuntu frekansları için hesaplanmıştır. Kararsızlık mekanizmasını görselleştirebilmek için, uzaysal genleşmenin farklı zamanlardaki sabit girdap dağılımları girdap genlikleri kullanılarak çizdirilmiştir. Uzaysal teorinin en güçlü şekilde genleşen bozuntu frekansında, kesme tabakasında değişik konumlarda bulunan parçacıkların hareketleri incelenmiştir. Parçacıkların hareketlerini ve kararsızlığın karakteristiğini açıkça inceleyebilmek için, bozuntuya maruz bırakılmış kesme tabakasının yol çizgileri ve akış çizgileri çizdirilmiştir. Yol çizgileri ve akış çizgileri de kararsızlık mekanizmasını yansıtma kabiliyetleri açısından karşılaştırılmıştır. Kesme tabakasının değişik bozuntu frekanslarındaki akış çizgileri karşılaştırılmıştır. Fortran kodu ile elde edilen sonuçlar literatürde bulunan deneysel ve sayısal veriler ile karşılaştırılmış ve sonuçların uyumlu olduğu olduğu görülmüştür. Fortran kodu kapasitesini anlayabilmek için değişik hız profilleri ile test edilmiştir. Kodun parabolik hız profillerini neden çözemediği tartışılmıştır.
Özet (Çeviri)
In this thesis, spatial and temporal instabilities of the inviscid shear layer flows are investigated using the linear stability theory. Utilizing the small and wavy disturbances, Rayleigh equation was derived from the Helmholtz vorticity equation. For the hyperbolic-tangent velocity profile, the Rayleigh equation was solved by using space and time amplification approaches by an in-house Fortran code involving RK4 and simplex method algorithm. Eigenvalues of various disturbance frequencies were calculated both for spatial and temporal amplification theories. Results of two theories were compared and the most strongly amplified disturbance frequencies were calculated. Eigenfunctions of spatial theory were plotted for various disturbance frequencies. For the most strongly amplified disturbance frequency, eigenfunctions were calculated for both theories and compared. In spatial amplification case, derivatives of the eigenfunctions and the vorticity amplitudes were also calculated for different disturbance frequencies. By using the vorticity amplitudes, constant vorticity distributions of spatial amplification were plotted at different times in order to demonstrate the mechanism of instability. At the most strongly amplified disturbance frequency of spatial theory, the motion of particles at different locations in the shear layer were investigated. To investigate the motions of the particles and the characteristics of the instability clearly, the pathlines and the streaklines of the disturbed shear layer were calculated and the streakline patterns were drawn. The pathlines and streaklines were also compared in terms of their ability to reflect the instability mechanism. The streaklines of the shear layer at different disturbance frequencies were compared. Results calculated by the help of the Fortran code were compared with experimental and numerical data in the literature and seen that they are in agreement. The Fortran code was also tested with the different velocity profiles to check its capability. The reasons why the code could not solve the parabolic velocity profiles were discussed.
Benzer Tezler
- Hipersonik akışta şok-şok ve şok-sınır tabaka etkileşim mekanizmalarının incelenmesi ve ortaya çıkan yüzey isı transferi açısından değerlendirilmesi
Numerical investigation of shock-shock and shock-boundary layer interaction mechanisms and in terms of surface heat transfer at hypersonic flow
AHMET SELİM DURNA
Doktora
Türkçe
2018
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BAYRAM ÇELİK
- İki-elemanlı bir profil sisteminde yüksek basınç gradyantlı flap üstü akım alanının incelenmesi
Başlık çevirisi yok
SERHAT AYDOĞAN
- Eksenel akış etkisindeki plakların dinamik davranışlarının incelenmesi
Investigation of the dynamic behavior of flow induced plates
FURKAN KUZGUN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BAHADIR UĞURLU
- Sismik yükler etkisindeki silindirik tanklarda mod süperpozisyonu yönetimi ile sıvı yapı etkileşimi problemlerinin çözümü
Başlık çevirisi yok
MUSTAFA SAATÇI
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiYapı Mühendisliği Bilim Dalı
PROF. DR. M. ERTAÇ ERGÜVEN
- Katı yakıtlı roketlerde daimi olmayan iç akışlar üzerine bir sayısal inceleme
Başlık çevirisi yok
UĞUR MELİH GÜVEN
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KADİR KIRKKÖPRÜ