Ablation modeling for high speed internal and external flows

Yüksek hızlı ı̇ç ve dış akışlar ı̇çı̇n ısıl aşınmanın modellenmesı̇

PDF İndir

Tez No: 613037
Yazar: OĞUZ KAAN ONAY
Danışmanlar: PROF. DR. SİNAN EYİ
Tez Türü: Doktora
Konular: Havacılık Mühendisliği, Aeronautical Engineering
Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
Yıl: 2020
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: 144

Özet

Bu tez çalışmasında, karbon bazlı malzemelerin aşınması modellenmiş ve iki farklı hesaplama aracı geliştirilmiştir. İlk modelleme çalışmasında hesaplamalar bütünleşik olmayan bir yaklaşımla yürütülmüştür. Sonrasında, akış ve katıda ısı iletimi kodlarının bütünleştirilmesiyle daha genelleştirilmiş bir hesaplama yöntemi ortaya konmuştur. Modelleme çalışmalarında hem akış hem de katı bölgelerin eksenel simetrik olduğu varsayılmış ve fiziksel bölgeler yapısal sonlu hacimlerin kullanılmasıyla ayrıklaştırılmıştır. Akış çözümlerinde viskoz olmayan akı hesaplamaları için Godunov tipi yaklaşık Riemann çözücüler kullanılmış, viskoz akı terimlerinin hesaplanmasında ise ağ dönüşüm metriklerinden faydalanılmıştır. Navier-Stokes denklemlerine kütle difüzyonu terimleri dahil edilmiştir. Akış hesaplamalarında Baldwin-Lomax, Baldwin-Barth ve Spalart-Allmaras türbülans modelleri kullanılmıştır ve sonuçlar bu üç model için karşılaştırılmıştır. Gaz fazı kimyasal tepkimelerinin kaynak terimlerinin hesaplanabilmesi için yeni bir çözücü geliştirilmiştir. Katı bölgede ısı iletimi hesaplamalarında malzemenin termal özelliklerinin sıcaklıkla değişimi ihmal edilmemiştir. Modeller, hipersonik hava akışı ve katı yakıtlı roket motorlarının lülelerindeki iç akış şartları için test edilmiştir. Grafitin hava içerisinde aşınması problemi için duvarda kimyasal denge varsayımı yapılmış ve duvar türlerinin kütle oranlarının hesaplanabilmesi amacıyla kapalı formülasyon kullanan bir çözücü geliştirilmiştir. Bu problemin kimyasal denge hesaplamalarında önceden hazırlanmış interpolasyon tabloları kullanılmamıştır. Katı yakıtlı roket motorlarının lülelerindeki iç akış problemleri için, aşınan duvarda hem kimyasal denge hem de sonlu hızlı yüzey termokimyası yaklaşımları test edilmiştir.

Özet (Çeviri)

In this thesis study, the ablation of graphitic materials is modeled and two different analysis tools are developed. In the first model, the computations are conducted with a decoupled approach. Secondly, a more generalized calculation method is introduced via coupling the flow field and solid conduction analysis codes. In the modeling studies, both the gas and solid domains are assumed to be axisymmetric and the physical domains are discretized with structured finite volume cells. For the flow field analyses, Godunov type approximate Riemann solvers are used for the convective flux calculations and the gradient terms of the viscous fluxes are calculated with the help of grid transformation metrics. Mass diffusion terms are included in the Navier-Stokes equations. Baldwin-Lomax, Baldwin-Barth and Spalart-Allmaras turbulence models are implemented and the results are compared for the coupled approach. A linear solver is developed for the computation of gas phase chemical reaction source terms. The effects of the solid thermal properties with temperature are not neglected in the computations. The models are tested for hypersonic air and Solid Rocket Motor (SRM) nozzle flow conditions. Wall equilibrium is assumed for graphite in air problem and an implicit solver is developed for the calculation of surface species mass fractions rather than using previously prepared lookup tables. Both equilibrium and finite rate surface thermochemistry approaches are tested for the internal flows of the SRM nozzles.

Benzer Tezler

Tez No
143400
Shape change and ablation modelling of thermal protection systems of high-speed aerospace vehicles
Yüksek hızda uçan hava-uzay araçları ısı kalkanı sistemlerinin ablasyon ve şekil değişimi modellemesi
GÖRKEM ERTÜRK
Yüksek Lisans
İngilizce
2003
Havacılık Mühendisliği Orta Doğu Teknik Üniversitesi
Havacılık Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. MEHMET AKGÜN
Tez No
830987
Collective pulse amplification in burst mode fiber laser amplifiers in gain-managed nonlinearity regime
Kazanç yönetimli doğrusal olmayan atım kümelerinin fiber lazerlerde kolektif güçlendirilmesi
AMIRHOSSEIN MAGHSOUDI
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliği İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATİH ÖMER İLDAY
Tez No
472976
Reconstruction of the paleoclimate on Dedegol Mountain with paleoglacial records and numerical ice flow models
Eski buzul kayıtları ve sayısal buzul akış modelleriyle Dedegöl Dağı paleoiklim rekonstrüksüyonu
ADEM CANDAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Coğrafya İstanbul Teknik Üniversitesi
Katı Yer Bilimleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET AKİF SARIKAYA
Tez No
476677
Odaklı ultrason terapisinde frekans eniyilemesi için dokuda ısı yayılım modeli geliştirilmesi ve manyetik rezonans yardımı ile doğrulanması
A model for frequency optimization in high intensity focused ultrasound therapy and its verification using magnetic resonance thermometry
BERK SİLEMEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Elektrik ve Elektronik Mühendisliği TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi
Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ARİF SANLI ERGÜN
Tez No
374392
Modeling of cutting forces in micro milling including run-out
Salgılı mikro frezelemede kesme kuvvetlerinin modellenmesi
MUAMMER KANLI
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Makine Mühendisliği İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. YİĞİT KARPAT

Geri Dön