Convergence performance of the approximate factorization methods with multi-block implicit boundary conditions at hypersonic speeds
Yaklaşık çarpanlara ayırma yöntemlerinin çok bloklu kapalı sınır koşulları ile birlikte hipersonik hızlarda yakınsama performansları
- Tez No: 757164
- Danışmanlar: PROF. DR. SİNAN EYİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Makine Mühendisliği, Uçak Mühendisliği, Aeronautical Engineering, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- 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: 125
Özet
Bu tez çalışması, farklı akış koşullarında, özellikle hipersonik akış koşullarında ve 2 boyutlu ve 3 boyutlu geometrilerde örtük yaklaşık çarpanlara ayırma yöntemlerinin yakınsama özelliklerini sunmaktadır. Çok bloklu çözüm ağları için blok ara yüzlerindeki kapalı sınır koşullarının etkinliği, farklı yaklaşık çarpanlara ayırma yöntemleri için araştırılmıştır. Standart Değişken Yön Kapalı (ADI) yöntemi, Huang'ın alt adımlama düzeltmesi olan ve olmayan Köşegen Baskın Değişen Yön Kapalı yöntemi (DDADI), CFL3D açık kaynak akış çözücüsünde kullanılan Köşegen Zaman terimleri ile Uzamsal olarak faktöre Alınmış (SFDT) yöntemiyle ve Huang'ın alt adımlama düzeltmesi olan ve olmayan bu çalışma için geliştirilmiş Köşegen Baskın Köşegen Zaman terimleri ile Uzaysal olarak faktöre Alınmış (DDSFDT) yöntem, sıkıştırılabilir Reynolds-ortalamalı Navier-Stokes denklemlerini çözerken sol tarafta üç köşegenli matrisler elde etmek için kullanılmıştır. Sıkıştırma rampası, Sajben Transonic Difüzörü, çift kama, 2 ve 3 boyutlu Apollo Komuta Modülü geometrileri için analizlerin hata geçmişleri ve toplam çalışma süreleri karşılaştırılmıştır. Huang'ın alt iterasyon düzeltme yöntemleri ile DDADI ve DDSFDT, 2 boyutlu basit durumlar için hata geçmişi açısından en iyi yakınsama özelliklerini gösterir. Ancak toplam çalışma süresi SFDT yöntemine göre daha yüksektir. ADI yöntemleri genel olarak en yavaş yakınsama oranlarına sahiptir. 3 boyutlu Apollo Komuta Modülü için SFDT yöntemleri en iyi yaklaşım göstermiş çözümü verir. Köşegen baskın yaklaşık çarpanlara ayırma şemaları için izin verilen maksimum CFL sayıları, blok ara yüzleri üzerindeki kapalı sınır koşulları ile azalmıştır. Ancak, eşit CFL sayılarında yakınsama iyileşmiştir. Kapalı sınır koşulları, Standart ADI yönteminin yakınsama performansını önemli ölçüde iyileştirmiştir, çok bloklu çözüm ağları için izin verilen maksimum CFL sayıları artmıştır. Kapalı sınır koşullarına sahip SFDT yöntemi, çoklu blok çözüm ağı uygulamasının neden olduğu hataları ortadan kaldırmıştır ve 2 boyutlu Apollo Komut Modülü için izin verilen maksimum CFL sayısı artırmıştır. Ancak, diğer durumlarda, çoklu blok çözüm ağı uygulamasının neden olduğu hataların ortadan kaldırılmasına rağmen, izin verilen maksimum CFL sayıları aynı kalmıştır. Yaklaşık çarpanlara ayırma yönteminin köşegen baskınlığının, çok bloklu çözüm ağları blok ara yüzleri için örtük sınır koşulu uygulamasının etkinliğini doğrudan etkilediği gösterilmiştir. Yaklaşık çarpanlara ayırma yöntemlerinin yakınsama özellikleri ile çok bloklu kapalı sınır koşullarının etkinliğinin ilişkili ve duruma bağlı olduğu sonucuna varılmıştır. Dolayısıyla, akış çözücüde farklı çözüm algoritmalarının kullanılması farklı akış/geometriler için gerekmektedir.
Özet (Çeviri)
This thesis study presents convergence characteristics of the implicit approximate factorization methods at hypersonic flow conditions and with 2-dimensional and 3-dimensional geometries. The efficiency of the implicit boundary conditions at block interfaces for the multi-block grids is investigated for different approximate factorization methods. Standard Alternating Direction Implicit (ADI) method, Diagonal Dominant Alternating Direction Implicit method (DDADI) with and without Huang's sub-iteration correction, Spatially Factored with Diagonal Time terms (SFDT) method which CFL3D open-source code uses as an approximate factorization method and Diagonal Dominant Spatialy Factored with Diagonal Time terms (DDSFDT) method which is developed for this study with and without Huang's sub-iteration correction are used to obtain tridiagonal matrices on the left-hand side while solving compressible Reynolds-averaged Navier-Stokes equations. Residual histories and total run time of the analyses are compared for compression ramp, Sajben Transonic Diffuser, double wedge, and 2 and 3-dimensional Apollo Command Module geometries. DDADI and DDSFDT with Huang's sub-iteration correction methods showed the best convergence characteristics in terms of residual history for 2 dimensional simple cases. However, the total run time is higher compared to the SFDT method. ADI method has the slowest convergence rates in general. For 3 dimensional Apollo Command Module, SFDT methods gave the best-converged solution. For diagonal dominant relaxation schemes maximum allowable CFL numbers decreased with implicit boundary conditions on block interfaces. However, at equal CFL numbers convergency improved. Implicit boundary conditions improved the convergence performance of the Standard ADI method dramatically, maximum allowable CFL numbers are increased for multi-block grids. SFDT method with implicit boundary conditions eliminates the errors caused by the multi-block treatment and the maximum allowable CFL number is increased for the 2-dimensional Apollo Command Module. However, for the other cases, maximum allowable CFL numbers remained the same despite the elimination of the errors caused by the multi-block explicit boundary conditions treatment. It is shown that the diagonal dominance of the approximate factorization method directly affects the efficiency of the implicit boundary condition treatment for the block interfaces of the multi-block grids. It is concluded that convergence characteristics of the approximate factorization methods and efficiency of the multi-block implicit boundary conditions are related and case-dependent. Hence, it is concluded that having multiple solution algorithm options in the solver is a great advantage.
Benzer Tezler
- Approximate factorization using ACDI method on hybrid grids and parallelization of the scheme
Hibrid çözüm ağları için DAHYKF (Değişken Ardışık Hücre Yönlü Kapalı Formülasyon Metodu) kullanılarak yaklaşık çarpanlara ayırma ve şemanın paralelleştirilmesi
OGUZ KAAN ONAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OGUZ UZOL
YRD. DOÇ. DR. NİLAY SEZER UZOL
- Improving parallel performance of simulation of DNA electrophoresis
Paralel DNA elektroforezi simülasyonunun performansının geliştirilmesi
EZGİ SENA ERTÜRK
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolAnkara Yıldırım Beyazıt ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ FAHREDDİN ŞÜKRÜ TORUN
- S-Transformasyonu ve yatay kontrol ağlarında deformasyon analizi
S-Transformation and deformation in horizontal control networks
BEDRETTİN BAŞKAYA
- Destek vektör regresyonu ile PID kontrolör tasarımı
Design of PID controller via support vector regression
KEMAL UÇAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. GÜLAY ÖKE