Moleküler dinamik simülasyonlarında farklı sınır şartlarının geliştirilmesi
Developing of different boundary conditions in molecular dynamics simulations
- Tez No: 678224
- Danışmanlar: PROF. DR. İLYAS KANDEMİR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Bilim ve Teknoloji, Enerji, Makine Mühendisliği, Science and Technology, Energy, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gebze Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 114
Özet
Knudsen sayısı moleküllerin ortalama serbest yolunun karakteristik uzunluğa oranı ile tanımlanır. Bu oran Kn-ilişkili akış rejimlerinin özelliklerini ortaya çıkarır. Bu rejimler sürekli (Kn10) rejimlerdir. Yüksek Kn sayılı problemlerde sürekli ortam modelleri geçerliliğini yitirmeye başladığından Moleküler Dinamik (MD), Direkt Simülasyon Monte Carlo (DSMC) ve Hesaplamalı Akışkan Dinamiği(CFD)'nin bir sınıfı olan Lattice Boltzman metodu (LBM) gibi moleküler etkileşime dayanan metodlardan yararlanılır. Bu çalışmada Olay Güdümlü Moleküler Dinamik simülasyonu yazılımı ile gözenekli ortam içinden ve iki paralel plaka arasındaki yarık içinden akış problemlerinin çözümü için sınır koşulları geliştirilmiştir. Kübik dizilimli kürelerden oluşan gözenekli ortam simüle edilmiştir. Couette akışı için verilen bir vizkozite modeli gözenekli ortam için uyarlanmıştır. Moleküllerin gözenekli ortam içinde kat ettikleri toplam ortalama yol hesaplanarak kıvrımlılık elde edilmiştir. Böylece, akış oranı, vizkozite ve kıvrımlılığın Kn, küre çapı ve gözenekliliğe bağımlılığı elde edilmiştir. Ayrıca Knudsen sayısının molekül-küre ve molekül-molekül çarpışma frekansı oranı ile bir faktör kadar orantılı olduğu bulunmuştur. Dağınık yansıma yapan iki plaka arasına yerleştirilen yarık tipli bir engel simüle edilmiştir. Çeşitli yarık geometrilerinde akışa ait makroskobik özelliklerin akış yönünde dağılımının Knudsen sayısına bağımlılığı elde edilmiştir. Nano dar boğazlarda Mach diski oluşumunun Kn ve yarık geometrisine bağımlılığı tespit edilmiştir. Ayrıca yarık etrafındaki girdap oluşumlarının şekli, boyutu ve konumunun hem Kn hem de yarı geometrisine bağımlılığı gösterilmiştir. Her iki problem için Kn geçiş rejimi aralığında incelenmiş ve farklı kurulum durumlarında yapılan simülasyonların literatürdeki benzerleri ile karşılaştırıldığında uyumlu sonuçlar verdiği görülmüştür.
Özet (Çeviri)
The Kn number is defined by the ratio of the mean free path of the molecules to the characteristic length. This ratio reveals the characteristics of Kn-related flow regimes. These regimes are continuous (Kn 10) regimes. As the continuum models begin to lose their validity in high-Kn number problems, molecular interaction-based methods such as Molecular Dynamics (MD), Direct Simulation Monte Carlo (DSMC) and the Lattice Boltzman method (LBM), a class of Computational Fluid Dynamics (CFD), are used. In this study, boundary conditions have been developed for the solution of flow problems through the porous medium and through the slit between two parallel plates using Event Driven Molecular Dynamics simulation software. The porous media consisting of cubically arranged spheres has been simulated. A given viscosity model for Couette flow is adapted for porous media. Tortuosity was obtained by calculating the total average distance the molecules traveled in porous media. Thus, the dependence of flow rate, viscosity and tortuosity on Kn, sphere diameter and porosity was obtained. It has also been found that the Knudsen number is proportional to the ratio of molecule- sphere and molecule-molecule collision frequency by a factor. A slit-type obstacle placed between two parallel diffuse reflective plates is simulated. The dependence of the flow direction distribution of macroscopic features of the flow in various slit geometries on the Knudsen number was obtained. The dependence of Mach disc formation on Kn and slit geometry in nano narrow throats has been determined. The dependence of the shape, size and location of vortices formations around the slit on both Kn and the slit geometry is also shown. For both problems, Kn was examined in the transition regime range and simulations made in different setup cases were found to give compatible results when compared with similar ones in the literature.
Benzer Tezler
- FMOC-AA türevleri ve MTX molekülünün tek duvarlı karbon nanotüp ile etkileşimlerinin moleküler dinamik simülasyonları kullanılarak incelenmesi
FMOC-AA derivatives and investigation of the interactions of MTX molecule with single wall carbon nanotubes using molecular dynamic simulations
SILA KILIÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYŞE ÖZGE KÜRKÇÜOĞLU LEVİTAS
- Moleküler dinamik simülasyonları kullanılarak lösin taşıyıcı proteinlerin ve dinein motor proteinlerin termodinamik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of thermodynamic properties of leucine transporters and dynein motor proteins using molecular dynamics simulations
SEMA ZEYNEP YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Biyolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MERT GÜR
- Determining mechanical properties of coated nanoporous Al-Cu structures by using molecular dynamics simulations
Moleküler dinamik simülasyonu ile nanoboşluklu ve kaplama yapılan nanoboşluklu Al-Cu yapıların mekanik özelliklerinin belirlenmesi
ESRA İÇER
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ATA MUGAN
- Grafen-nikel katmanlarından oluşan nano-kirişlerin titreşim analizi
Vibration analysis of nano-beams consisted of graphenenickel layers
SADRETDİN YAVUZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiAkdeniz ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUHSİN GÖKHAN GÜNAY
- Mechanical properties of boron nanotubes
Bor nanotüplerin mekanik özellikleri
ERDEM ÇALIŞKAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MESUT KIRCA