Three-dimensional, parallel implementation of entropic Lattice Boltzmann method for compressible flows
Sıkıştırılabilir rejimdeki akışlar için entropik Lattİce bBoltzmann yönteminin üç boyutlu paralel uygulanması
- Tez No: 903494
- Danışmanlar: PROF. DR. YUSUF ÖZYÖRÜK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- 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: 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
- 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
2014
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. CÜNEYT SERT
- 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
2016
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HAYRİ ACAR
DOÇ. DR. MEHMET ŞAHİN
- GPU accelerated radio wave propagation modeling using ray tracing
GPU hızlandırmalı ışın izleme ile radar dalga yayılımı modellemesi
ALAETTİN ZUBAROĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. CEVAT ŞENER
DOÇ. TOLGA CAN
- 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
2005
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Bölümü
PROF.DR. CÜNEYT SERT
PROF.DR. HALUK AKSEL
- 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
2003
Astronomi ve Uzay Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiAstronomi ve Uzay Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜLGEN GÜLÇAT