Aerothermodynamic shape optimization using DSMC and POD-RBF methods
DSMC ve POD-RBF yöntemleri kullanarak aerotermodinamik şekil optimizasyonu
- Tez No: 518321
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SİNAN EYİ
- 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 tez çalışması, Stardust atmosphere giriş aracının aerotermodinamik ön yüzey optimizasyonu için Doğrudan Benzetim Monte Carlo (DSMC) çözümleri üzerinde Radyal Temel Fonksiyonu (RBF) ile Uyumlu Dikayrışım Yöntemine (POD) dayanan bir melez yöntem sunmaktadır. Gauss tipi ve multikuadrik radyal temel fonksiyonları karşılaştırma için uygulanmıştır ve çeşitli şekil parametrelerine duyarsızlıklarından dolayı multikuadrik fonksiyonlar seçilmiştir. Kübik üniform B-spline eğrileri, geometriye eğri uydurmak yerine, geometri değişiminin parametrelendirilmesi için yenilikçi bir şekilde kullanılmıştır. Bu, tasarım değişkenlerinin sayısını azaltmayı mümkün kılar. Gradyan bazlı optimizasyon stratejisi, geometrinin yüzeyi boyunca basınç, kesme gerilmesi ve ısı akısının dağılımları ile gerçekleştirilir. DS2V iki boyutlu eksenel simetrik DSMC çözücü, fizik çözücü olarak kullanılır ve 11 tür içeren hava modeli, atmosphere giriş aracının atmosferik koşullarına göre 41 adet kimyasal reaksiyon içeren model ile birlikte kullanılır. İndirgenmiş model için çözüm havuzu, B-spline eğrilerinin parametrelerini rastgele değiştirerek elde edilir. Bu şekilde, POD-RBF metodolojisinin yakınsama başarısı, keyfi olarak seçilen deney tasarımı üzerinde yüksek nonlineerliğe sahip akış koşullarında test edilir. Son olarak, optimize edilmiş geometriler DSMC kodu ile simüle edilir ve çözümler POD-RBF indirgenmiş modelin çözümleri ile karşılaştırılır. Yöntem, optimizasyon süresini ciddi bir şekilde düşürmüştür ve tatmin edici sonuçlar vermiştir.
Özet (Çeviri)
This thesis study presents a hybrid method based on Proper Orthogonal Decomposition (POD) with Radial Basis Function (RBF), on Direct Simulation Monte Carlo (DSMC) solutions for aerothermodynamic front surface optimization of Stardust re-entry. Gaussian and multiquadric RBFs are implemented for comparison, and multiquadric functions are chosen due to their insensitivity to diverse shape parameters. Cubic uniform B-spline curves are used innovatively for parameterization of the geometry change, instead of curve fitting the geometry itself. This makes possible to reduce the number of design variables. Gradient based optimization strategy is implemented by regarding the distributions of pressure, shear stress and heat flux along the surface of the geometries. DS2V two dimensional axisymmetric DSMC solver is used as the physics solver, and 11 species air model are chosen with 41 chemical reactions according to atmospheric conditions of the re-entry. Different geometries are obtained via deviating the design variables arbitrarily to form a snapshot pool. In this manner, the approximation success of the POD-RBF methodology is tested on highly nonlinear flow conditions with arbitrarily chosen design of experiment. Finally, the optimized geometries are simulated via DSMC code and the solutions are compared with the solutions of POD-RBF Reduced Order Model (ROM). Method lowered the optimization time extraordinarily and provided satisfactory results.
Benzer Tezler
- Aerothermodynamics of turbine blade trailing edgecooling
Türbin kanadı firar kenarı soğutmasının aerotermodinamiği
TUĞBA TUNÇEL
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiDR. ÖĞR. ÜYESİ HARİKA SENEM KAHVECİ
- Numerical analysis of hammershock phenomena in RAE-M2129 S-shaped air intake
RAE-M2129 S-şekilli hava alığındaki hammershock olaylarının sayısal analizi
OSMAN VEYSEL ÖZDEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Havacılık ve Uzay MühendisliğiSivas Bilim ve Teknoloji ÜniversitesiSavunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HUMAN AMIRI
DR. UMUT CAN KÜÇÜK
- Aerothermodynamic analysis of a rolling piston engine
Döner pistonlu motor aerotermodinamik analizi ve tasarımı
GÖKHAN ARAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2007
Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM SİNAN AKMANDOR
- Aerothermodynamic modeling and simulation of gas turbines for transient operating conditions
Geçiş koşulları altında çalışan gaz türbin motorlarının aerotermodinamik modellemesi ve simülasyonu
GÜLRU KOÇER
Yüksek Lisans
İngilizce
2008
Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. İLKAY YAVRUCUK
YRD. DOÇ. DR. OĞUZ UZOL
- Compressor tandem blade aerothermodynamic performance evaluation using CFD
HAD kullanarak çift kopmresör kanadın aerotermodinamik performans hesabı
ÇAĞRI GEZGÜÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM SİNAN AKMANDOR
DOÇ. DR. OĞUZ UZOL