Solidification and melting with enthalpy formulation based on fixed domain methodology
Sabit alan metodolojisine dayanan entalpi formulasyonu ile katılaşma ve erime
- Tez No: 65143
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. ALİ ECDER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 1997
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 144
Özet
ÖZET Katılaşma ve erime, mühendislikten bilimsel disiplinlere kadar bir yelpazeyi kapsayan, yalnız endüstri uygulamalarında değil günlük hayatımızda da yeri olan proseslerdir. Bu çalışmada, yalnız saf metaller için değil aynı zamanda alaşımlar için de kullanılabilen iki boyutlu katılaşma ve erime problemleri için sayısal modeller geliştirilmiştir. Saf metallerin katılaşması ve erimesinde sıvı ve katı olarak iki bölge oluşmaktadır. Alaşımların katılaşması ve erimesi durumunda ise sıvı, katı ve eriyik (peltemsi) bölgeler oluşur. Eriyik bölgede, sıvı ve katı birlikte bulunmaktadır. Yalnız ısı iletimi değil aynı zamanda ısı taşımını da ısı transferini sağlayan mekanizmalardır. Bu çalışmada, katılaşma ve erime prosesleri iki metod ile ele alınmaktadır. Sabit Alan Metodu uygun bir sayısal çözüm geliştirmek için seçilmiştir. Katılaşma ve erime yüzeyi veya aralığının takip edilmesine Sabit Alan Metodu kullanıldığında gerek kalmamaktadır. Ayrıca, Entalpi Formülasyonu kullanılmaktadır. Bu yöntem ile tek bir denklem takımı ve sınır koşullan tüm alana uygulanabilmektedir. Akım fönksiyonu-Çevri yaklaşımı ile momentum denklemindeki basınç terimleri yokedilmekte ve çözüm yöntemi kolaylaştırılmaktadır. Bu çalışmada başlangıç olarak uygun sayısal çözüm geliştirmek için çeşitli hesaplama modelleri incelenmiştir. Katılaşma ve erime probleminden önce basit ve temel problemler çözülmüştür. Lineer denklem takımları için kullanılan kliasik tekrarlı metodlardan, SOR ve SSOR incelenmiş ve her iki metod için de algoritma geliştirilmiştir. Lineer olmayan denklem takımları için kullanılan Newton Metodu da incelenmiştir ve algoritma geliştirilmiştir. Daha sonra, modern tekrarlı metodlar, Krylov Metodları, tetkik edilmiştir. Lineer, simetrik olmayan denklem takımları için kullanılan GMRES Metodu incelenmiş ve algoritma geliştirilmiştir. GMRES metodunun daha hızlı çözüme ulaşması için önhazırlama (Preconditioning) Tekniklerinden bir tanesi kullanılmaktadır. Basit ve temel problemlerde geliştirilen bu metodlar aynı problemler içinde karşılaştırılmışlardırlar.
Özet (Çeviri)
IV ABSTRACT Processes related to solidification and melting encompass a range of engineering and scientific disciplines, and occur in many industrial applications as well as in our daily life. In this study, numerical models for two dimensional solidification and melting problems are developed not only for pure metals but also for alloys. In solidification and melting of pure metals, there exists two regions i.e., liquid and solid regions. However, in the case of solidification and melting of alloys, there are three regions as; liquid, solid and mushy regions. In the mushy region, liquid and solid regions exist together. Not only conduction but also convection heat transfer are regarded as heat transfer mechanisms. There are two groups of methods to handle these processes and one of two, Fixed Domain Method, here is chosen to develop a suitable numerical solution. By using Fixed Domain Method, there is no need to trace the interface or band of solidification and melting. Moreover, Enthalpy Formulation is used. This method provides that a single set of governing equations and boundary conditions are used for the entire domain. Stream function- Vorticity approach is taken into consider to eliminate the pressure term in the momentum equation that simplifies the calculation procedure. In order to develop a suitable numerical solution, different computational models are studied. Simple and basic problems are studied before the actual solidification and melting problems. Classical iterative methods for linear system of equations as; Successive Over Relaxation Method (SOR) and Symmetric Successive Over Relaxation Method (SSOR) are studied and an algoritm is developed for these methods. Newton's Method that is for non linear system of equations is also studied and related alğoritm is developed. Furthermore, modern iterative methods, Krylov Methods, are studied. Generalized Minimal Residual Method (GMRES) that is a Kiylov method for non-symmetric linear system of equations is studied. To obtain faster solutions, one of preconditioning technique is used with GMRES method. Also, these methods are compared in the defined problems.
Benzer Tezler
- Polietilen doğalgaz borularının elektrofüzyon yöntemiyle birleştirilmesinin ısıl analizinin teorik ve deneysel olarak incelenmesi
Thermal analysis of electrofusion joining in polyethylene gas pipes
ERDOĞAN TOZAN
Doktora
Türkçe
2002
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT TUNÇ
- Kendiliğinden ilerleyen yüksek sıcaklık sentezi yöntemi ile yeni ve özel alaşımların üretimi ve geliştirilmesi
Investigation of new and noble alloys productions by self-propagating high-temperature synthesis method
MURAT ALKAN
Doktora
Türkçe
2014
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ONURALP YÜCEL
DOÇ. DR. CEVAT BORA DERİN
- Molecular dynamics study of random and ordered metals and metal alloys
Düzenli ve düzensiz metal ve metal alışımlarının moleküler-dinamik çalışması
HASAN HÜSEYİN KART
Doktora
İngilizce
2004
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF.DR. MEHMET TOMAK
- Doğrusal katılaştırılmış alüminyum 7075 alaşımının mikroyapı, mekanik ve ısıl özelliklerinin incelenmesi
Investigation of the microstructure, mechanic and thermal properties of directionally solidified aluminium 7075 alloy
EMEL NERGİZ
Doktora
Türkçe
2020
Fizik ve Fizik MühendisliğiNiğde Ömer Halisdemir ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMİN ÇADIRLI
- Kanat profili üzerinde oluşan buzun iki boyutta matematiksel modellenmesi ve sayısal çözümü
Two dimensional mathematical modelling and numerical solution of accumulated ice on wing profiles
RAMAZAN DÖKME
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET CİHAT BAYTAŞ