Control Methodologies in Hexahedral Mesh Generation
Yapısal olmayan düzgün altıyüzlü çözüm ağları için kontrol metodolojileri
- Tez No: 745629
- Danışmanlar: PROF. DR. CHARLES HIRSCH
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2005
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Vrije Universiteit Brussel
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 174
Özet
Karmaşık fiziksel problemler için sayısal simülasyon teknikleri, endüstriyel tasarım döngüsünün bir parçası olarak endüstri tarafından yaygın olarak benimsenmiştir. Bu simülasyonlar genellikle fiziksel alanın daha basit şekillere bölündüğü hesaplamalı ızgaralarda gerçekleştirilir. Hesaplamalı ızgaranın sayısal çözümün doğruluğu ve hesaplama verimliliği üzerinde önemli bir rol oynadığı iddia edilmektedir. Birkaç tür arasında, altı yüzlü ızgaralar bu açıdan en iyi çözümü sunar. Altı yüzlü ızgaraların oluşturulması karmaşık bir iştir ve altı yüzlü ızgaralar üzerindeki bilimsel araştırma, daha sağlam ızgara oluşturma tekniklerinin geliştirilmesine odaklanmıştır. Bununla birlikte, bu yöntemler genellikle oluşturulan ızgaraların özelliklerini kontrol edecek mekanizmalardan yoksundur. Düşük hücre sayısı ile en yüksek hesaplamalı ızgaraların üretilmesini sağlayacak altı yüzlü ağ oluşturma sürecinin otomatik kontrolü, endüstri tarafından çok takdir edilecektir. Bu tez, altı yüzlü ızgara üretim süreci için bu tür otomatik kontrol mekanizmalarını tanıtma girişimidir. Çalışmalar, akış çözücüler ve ağ oluşturucular dahil olmak üzere Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (CFD) simülasyonları için endüstriyel çözümler sunan bir şirket olan Numeca International ile yakın bir işbirliği ile yürütülmektedir. Tez çalışması, mevcut bir üst üste bindirme ızgarası tabanlı tamamen otomatik altı yüzlü ızgara oluşturucu üzerinde yürütülmüştür. Şebeke kontrol mekanizmasının temeli olarak yay analojisine dayalı nokta yer değiştirme algoritması seçilmiştir. Bu yöntemde, ızgara, ağ kenarlarının ağ köşelerinde bağlı yaylar olarak kabul edildiği, gerilim altındaki bir yay ağı olarak kabul edilir. Yay kuvvetleri altındaki düğümlerin denge konumları hesaplanır. Ağın anizotropisi, sistemdeki yayların sertliği değiştirilerek kontrol edilebilir. Örtüşme ızgarası tabanlı yöntemler, genellikle aşırı sayıda hücreye sahip ızgaralar üretmek için eleştirilir. Bu, esas olarak yöntemin oryantasyon hassasiyetinden ve geometrinin daha ince ayrıntılarını yakalamak için aşırı iyileştirme yinelemelerinden kaynaklanmaktadır. Bu verimsizliği çözmek için ağ oluşturma algoritması, anizotropik metrikler kullanılarak yay analojisine dayalı yöntemle kontrol edilir. Seçilen metrikler, bindirme ızgara yönteminin geometri farkındalığını geliştirmek için yerel boyut ve yön bilgilerini içerir. Bu amaçla tanıtılan ilk metrik, geometrinin orta ekseni üzerindeki her noktadan hayali bir elastik topun büyümesine dayanan Doğal metrik olarak adlandırılır. Anizotropik boyutları ve yönleri hesaplamak için topun şekli bir elipsoide enterpole edilir. İkinci metrik çıkarma yöntemi, bir arka plan ızgarasında hesaplanan mesafe haritalarına dayanır. Önerilen kontrol algoritması ve metrikler ile metrik alanlar kullanılarak grid üreteci tarafından üretilen hücre sayısının kontrol altına alınabileceği görülmektedir. Kontrollü şebekeler üzerinde gerçekleştirilen dış ve iç akışların sayısal simülasyonları, son ağın yüksek kalitede olduğunu ve üzerlerindeki sayısal simülasyonların doğru sonuçlar verdiğini göstermektedir. Bu tez için geliştirilen teknikler aynı zamanda simülasyon zamanlı grid kontrolü için de uygulanmaktadır. Hareketli sınır problemleri, ızgara son işlemede kontrol algoritmasının potansiyelini göstermek için seçilir. Bu amaçla, sistemdeki yayların denge uzunluğunun ilk konumdaki ağ kenarlarının uzunluğu olarak kabul edildiği segment-yay yaklaşımı, grid kontrol mekanizması olarak uygulanmaktadır. Bu teknik kullanılarak, ağ hücrelerinin optimize edilmiş şekli korunabilir. Daha iyi sayısal performans elde etmek için sınıra yakın hücrelerin optimize edilmiş şekilleri daha dikkatli tutulur. Algoritma, salınımlı bir kanat profili probleminde doğrulanır. More about this source textSource text required for additional translation information Send feedback Side panels
Özet (Çeviri)
Numerical simulation techniques for complex physical problems are widely adopted by the industry as a part of the industrial design cycle. These simulations are often performed on computational grids, where the physical domain is subdivided into simpler shapes. It is claimed that, the computational grid plays an important role on the accuracy and the computational efficiency of the numerical solution. Among few types, hexahedral grids offer the best solution in these terms. Generation of the hexahedral grids is a complex task and the scientific research on hexahedral grids is concentrated on the development of more robust grid generation techniques. However, these methods are often lack mechanisms to control the features of the grids being generated. Automatic control of the hexahedral mesh generation process that will allow producing the highest computational grids with a low cell count will be much appreciated by the industry. The present thesis is an attempt to introduce such automatic control mechanisms for hexahedral grid generation process. The studies are conducted with a close collaboration with Numeca International, a company that offers industrial solutions for Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations, including flow solvers and mesh generators. The thesis study is conducted on an existing overlay-grid based all-automatic hexahedral grid generator. As the basis of the grid control mechanism, spring-analogy based point relocation algorithm is chosen. In this method, the grid is considered as a network of springs under tension, where mesh edges are considered as springs connected at the mesh vertices. Equilibrium positions of the nodes under the spring forces are calculated. The anisotropy of the mesh can be controlled by modifying stiffness of springs in the system. Overlay grid based methods are often criticised by producing grids with excessive number of cells. This is mainly due to the orientation sensitivity of the method and the excessive refinement iterations to capture the finer details of the geometry. To solve this inefficiency, the mesh generation algorithm is controlled by the spring-analogy based method using anisotropic metrics. The selected metrics contain the local size and direction information, to improve the geometry-awareness of the overlay grid method. The first metric introduced for this purpose is called the Natural metric, which relies on growing an imaginary elastic ball from every point on the medial axis of the geometry. The shape of the ball is interpolated to an ellipsoid in order to calculate anisotropic sizes and directions. The second metric extraction method is based on distance maps computed on a background grid. It is seen that, using the proposed control algorithm and metrics and the metric fields the number of cells produced by the grid generator can be taken under control. Numerical simulations of external and internal flows performed on the controlled grids suggest that, the final mesh is of high quality and numerical simulations on them give accurate results. The techniques developed for this thesis is also applied for simulation-time grid control. Moving boundary problems is chosen to demonstrate the potential of the control algorithm in grid post-processing. For this purpose segment-spring approach, where the equilibrium length of springs in the system is considered as the length of the mesh-edges at the initial position, is implemented as grid control mechanism. Using this technique, the optimised shaped of the mesh cells can be preserved. The optimised shapes of the cells near the boundary are kept more carefully in order to achieve better numerical performance. The algorithm is validated on an oscillating airfoil problem.
Benzer Tezler
- LPG kullanılan motorlarda hava yakıt oranının kontrolü
Air fuel ratio control in LPG injected SI engine
HÜSEYİN KÖKSAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
EnerjiAtatürk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ALİRIZA KALELİ
- Neuro sliding mode control of robotic manipulators
Yapay sinir ağları kayma kipli robot denetimi
MELİKŞAH ERTUĞRUL
Doktora
İngilizce
1999
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OKYAY KAYNAK
- Lineer olmayan sistemler için dayanıklı kontrol sistem tasarımı
Robust control system design for non-linear systems
YAKOUB NETTARI
Doktora
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERKAN KURT
DR. MOUSSA LABBADI
- Energy and delay trade-offs in arithmetic circuits: Methodologies and optimizations
Aritmetik devrelerdeki enerji-performans ilişkisi: Methodlar ve optimizasyonlar
DURSUN BARAN
Doktora
İngilizce
2011
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiThe University of Texas at DallasElektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. VOJİN G. OKLOBDZİJA
- Sliding mode control of a two degrees of freedom helicopter system
Kayan kipli denetim yönteminin iki serbestlik dereceli helikopter sistemine uygulanması
HİLMİ ARTUN OYMAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiSistem ve Kontrol Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YAĞMUR DENİZHAN