Voronoi-assisted smoothed particle hydrodynamic modelling of separated two-phase laminar flow in pipes
Borularda laminer ve ayrık iki fazlı akışın voronoi destekli yumuşatılmış parçacık hidrodinamiği ile modellenmesi
- Tez No: 960309
- Danışmanlar: DOÇ. DR. İSMAİL DURGUT
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği, Petroleum and Natural Gas Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Çok fazlı akış, bir kanal içerisinde ortak arayüzlere sahip iki veya daha fazla farklı fazın etkileşimli akışını tanımlar. Bu, petrol ve gaz endüstrisi için üretim, taşıma ve işleme faaliyetlerini önemli ölçüde etkileyen kritik bir olgudur. Çok fazlı akışın doğru bir şekilde anlaşılması, ekipman tasarımının optimize edilmesi, akış güvenliği sorunlarının azaltılması ve güvenli, maliyet etkin operasyonların sağlanması açısından hayati önem taşır. Gelişmiş modelleme teknikleri, ampirik korelasyonlar ve akış görselleştirme yaygın olarak kullanılmakta olup, sayısal simülasyon, fiziksel olguları ayrık bir matematiksel çerçeveye dönüştürerek karmaşık mühendislik problemlerini çözmede güçlü bir araç olarak öne çıkmıştır. Bu çalışma, iki doğrulama vakasını incelemiştir: kapak sürüklemeli oyuk problemi ve Poiseuille akışı örneği. Karşılaştırmalı analizler, Yumuşak Parçacık Hidrodinamiği (SPH) yönteminin hem analitik çözümlerle hem de ticari CFD yazılımlarından elde edilen sonuçlarla büyük ölçüde uyumlu olduğunu ortaya koymuştur. Bu bulgular, SPH yönteminin tek fazlı akışların simülasyonunda doğru sonuçlar üretebilen sağlam ve örgüsüz bir yöntem olduğunu doğrulamaktadır. Devamında, SPH yönteminin çok fazlı akışları simüle etmedeki başarımını değerlendirmek amacıyla iki fazlı bir Poiseuille akışı senaryosu ele alınmıştır. Bu bağlamda, üç farklı yoğunluk hesaplama yaklaşımı uygulanmıştır: toplamalı yoğunluk yaklaşımı, süreklilik denklemi tabanlı yoğunluk yaklaşımı ve Voronoi destekli yoğunluk yaklaşımı. Her bir yöntemle elde edilen sonuçlar analitik çözümle karşılaştırılmıştır. Bu karşılaştırma sonucunda, Voronoi tabanlı yaklaşım en yüksek doğruluğu göstermiş ve düşük Reynolds sayılı çok fazlı akışların modellenmesinde güvenilir bir yöntem olarak öne çıkmıştır. Elde edilen bulgular, Voronoi destekli SPH yönteminin karmaşık akış problemlerinin çözümünde umut vaat eden bir araç olduğunu ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
Multiphase flow is the term used to describe the interacting flow of two or more distinct phases with shared interfaces within a closed system. It is a critical phenomenon in petroleum and natural gas engineering applications, playing a significant role in production, transportation, and processing operations. Understanding this concept is critical for optimizing and redesigning the systems or equipment, minimizing flow assurance issues, and ensuring safe and cost-effective operations. To predict and manage multiphase systems effectively, advanced modeling techniques, empirical correlations, and flow visualization studies are widely employed. Among these, Through the discrete mathematical representation of physical processes, numerical simulation has become a powerful instrument for resolving challenging engineering problems. This study analyzed two distinct validation problems: the Shear driven cavity problem and the Poiseuille flow example. Comparative evaluations showed that results generated by the Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) method closely matched both analytical solutions and outcomes obtained from commercial CFD software. These findings validate the SPH method as a highly reliable and robust mesh-free approach, capable of delivering accurate results in single-phase flow simulations. Subsequently, a two-phase Poiseuille flow scenario was investigated to assess the capability of the Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) method in capturing multiphase flow dynamics. Within this framework, three different density estimation strategies were applied: the summation density approach, the continuity density, and a Voronoi-assisted density estimation technique. The outcomes produced by each method were benchmarked against the analytical solution. Among these, the Voronoi-based approach yielded the highest level of accuracy, thereby underscoring its robustness and suitability for simulating low Reynolds number multiphase flows. This result highlights the potential of Voronoi-assisted SPH as a promising and reliable tool in complex fluid flow modeling.
Benzer Tezler
- Experiments for design and optimization of thin shell structures
İnce kabuk strüktürlerin tasarımı ve optimizasyonu üzerine deneyler
ERENALP SALTIK
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SEMA ALAÇAM
- Voronoi tesselation based coding of still images
Ayrıta dayalı voronoi çizeneği ile imge kodlanması
EVREN ARIN
Yüksek Lisans
İngilizce
1998
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET BÜLENT SANKUR
- İki ve üç boyutlu cisimlerin Voronoi diyagramının çıkarılması ve Delaunay mozaiklemesinin gerçekleştirilmesi
Voronoi diagram extraction and Delaunay triangulation for two and three dimensional objects
BÜLENT ÖZBEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAnkara ÜniversitesiElektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ASIM EGEMEN YILMAZ
- Use of Voronoi gridding in well test design
Voronoi ızgaraların kuyu testlerinde kullanımı
FUAD RAHİMOV
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Petrol ve Doğal Gaz MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiPetrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ÇAĞLAR SINAYUÇ
- Geoid modeling by the least squares modified hotine formula using voronoi cell structures
Voronoi hücre yapıları aracılığıyla hotine integralinin en küçük kareler modifikasyonu ile geoit belirleme
FATIMA FEYZA SAKİL
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. SERDAR EROL