Geri Dön

Three-dimensional, parallel implementation of entropic Lattice Boltzmann method for compressible flows

Sıkıştırılabilir rejimdeki akışlar için entropik Lattİce bBoltzmann yönteminin üç boyutlu paralel uygulanması

  1. Tez No: 903494
  2. Yazar: BAHRİ TUĞCAN SELİMHOCAOĞLU
  3. Danışmanlar: PROF. DR. YUSUF ÖZYÖRÜK
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Aeronautical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2024
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 165

Özet

Farklı Lattice Boltzmann Yöntemleri arasında Entropik Lattice Boltzmann Yöntemi özellikle sıkıştırılabilir rejimdeki akışları çözmek için revaçta bir durumdadır. Yöntemin ana mantığı, çarpışma adımını yarı-denge koşulunu da içerecek şekilde iki parçaya bölerek, çift dağılım fonksiyonunun entropi kısıtı altında yüksek dereceli çok hızlı örgüler üstünde açılması üstüne kuruludur. ELBM, doğası gereği zamana bağlı ve direkt bir çözüm yöntemidir. Bu makale, yöntemin temelini, matematiksel altyapısını, eklenen farklı Entropik açılım çarpanı hesaplama yöntemlerini ve yüksek başarımlı parallel uygulamasını kısaca içermektedir. ELBM'in paralel uygulamasının verimi incelenmiş ve yeterli bulunmuştur. Yöntem hem zamandan bağımsız hem de zamana bağlı doğaları olabilen düşük sıkıştırılabilir rejimdeki kare ve yuvarlak silindir etrafındaki akış, şok tüpü, küre etrafında ses üstü akış ve farklı sıkıştırılabilir rejimlerdeki NACA0012 etrafındaki akış gibi farklı koşullar ile doğrulanmıştır. Yöntemin kabiliyetlerinin gösterimi için aynı zamanda hem düşük sıkıştırılabilir hem de transonik rejimde üç boyutlu akışa köşelerin bir tanesi dönük olacak şekilde döndürülmüş bir küp etrafında büyük bir iz akımı bölgesi oluşturan bir koşul da incelenmiştir. Bu koşulun sonuçlarına göre, ELBM zamana bağlı karmaşık bir yerel davranışlı iz akımı yapısını sıkıştırılabilir rejimde yakalayabilmiştir. Kullanılabilen azami hesaplama gücüyle elde edilebilen en yüksek Re 10000 olduğu için laminar akış rejimi incelenebilmiştir. Sonuç olarak, ELBM'nin sıkıştırılabilir rejimdeki karmaşık, zamana bağlı iz akımlı akışları yakalayabilen kabiliyetli bir yöntem olduğu sonucuna varılmıştır.

Özet (Çeviri)

Among the Lattice Boltzmann (LB) methods the entropic variant, called Entropic Lattice Boltzmann Method (ELBM) has become popular in solving compressible flows. The fundamental logic behind this method is the expansion of double equilibrium distribution functions under entropy constraints as well as using higher-order multi-speed lattices and dividing the collision process into two parts consisting of a quasi-equilibrium state. ELBM is an inherently unsteady and explicit calculation method. This thesis provides a short description of the method in terms of the core principles, mathematical framework, followed by a 3D parallel implementation with different Entropic Relaxation Factor calculation methods added as well. The parallel performance of this implementation is studied and found out to be acceptable. The method is validated via different cases in the compressible regime, both of steady and unsteady nature like flow around both circular and square cylinders at low compressible regime, the shock tube problem, flow around a supersonic sphere, and NACA0012 airfoil at different compressible flow regimes. The results of a flow around a cubic diamond resulting in a three dimensional and highly unsteady wake at both low compressible and transonic regime are also presented to demonstrate the capabilities of the method. It is demonstrated that ELBM was able to capture the complex unsteady nature of this case with local changes in the compressible regime. With the computational power available, the highest Re investigated was 10000, which is within the laminar flow regime. As a result, ELBM was found out to be a very capable method which is able to capture unsteady wake-driven physics in the compressible regime.

Benzer Tezler

  1. Parallel implementation of the finite element method on graphics processors for the solution of incompressible flows

    Grafik kartlarında paralel bir biçimde çalışacak sonlu elemanlar yöntemi tabanlı sıkıştırılamaz akış çözücü geliştirilmesi

    MAHMUT MURAT GÖÇMEN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2014

    Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. CÜNEYT SERT

  2. A parallel monolithic approach for the numerical simulation of fluid-structure interaction problems

    Akışkan-yapı etkileşimi problemlerinin sayısal simülasyonu için paralel monolitik bir yöntem

    ALİ EKEN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. HAYRİ ACAR

    DOÇ. DR. MEHMET ŞAHİN

  3. GPU accelerated radio wave propagation modeling using ray tracing

    GPU hızlandırmalı ışın izleme ile radar dalga yayılımı modellemesi

    ALAETTİN ZUBAROĞLU

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2014

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. CEVAT ŞENER

    DOÇ. TOLGA CAN

  4. Parallel processing of three-dimensional navier-stokes equations for compressible flows

    Üç boyutlu sıkıştırılabilir akışlar için navier-stokes denklemlerinin paralel hale getirilmesi

    TAHSİN ÇAĞRI ŞİŞMAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2005

    Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Bölümü

    PROF.DR. CÜNEYT SERT

    PROF.DR. HALUK AKSEL

  5. Parallel solution of unsteady, incompressible three-dimensional Navier-Stokes equations with a new implicit method

    Zamana bağlı, sıkıştırılamaz, üç boyutlu Navier-Stokes denklemlerinin yeni bir kapalı metodlar paralel çözümü

    VİLDAN ÜSTOĞLU ÜNAL

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2003

    Astronomi ve Uzay Bilimleriİstanbul Teknik Üniversitesi

    Astronomi ve Uzay Bilimleri Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ÜLGEN GÜLÇAT