Development of a three dimensional object-oriented Navier-Stokes solver using two-equation turbulence models
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makina Mühendisliği Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2001
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: MİCHEL EL KHOURY
Danışman: MEHMET HALUK AKSEL
Özet:oz İKİ DENKLEMLİ TEDİRGİNLİK MODELLERİ KULLANILARAK ÜÇ BOYUTLU NESNEYE YÖNELİK NAVTER-STOKES ÇÖZÜCÜSÜ GELİŞTİRİLMESİ EL KHOURY, S. Michel Yüksek Lisans Tezi, Makina Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi: Prof. Dr. M. Haluk Aksel Haziran 2001, 125 sayfa Daha önceden geliştirilmiş olan zaman ilerlemeli Reynolds ortalamalı Navier- Stokes çözücüsü iki denklemli tedirginlik modellerini de kapsayacak hale getirilmiştir. Bu algoritma hem Navier-Stokes denklemlerini hem de tedirginlik taşınım denklemlerini tümlemede kullanılmıştır. Bu tümleme yöntemi ikinci dereceden hassas, tek adımlı Lax- Wendroff şeması ile hücre köşeli sonlu hacim yönteminin birleşmesinden meydana gelmiştir. Çözümün yakınsamasını hızlandırmak için çoklu çözüm ağı yöntemi kullanılmıştır. Tedirgin yapışkanlık katsayısı, Baldwin Lomax ve k-e tedirginlik modellerinin birleştirmesi, Chien'in düşük Reynolds sayılı tedirginlik modeli ile Wilcox'un düşük ve yüksek Reynolds sayılı tedirginlik modelleri kulanılarak hesaplanmıştır.Sayısal şemanın iki denklemli tedirginlik modellerine uygulanması detaylı olarak araştırılmışıtır. Yakınsama yerel zaman adımı kullanılarak daha da hızlandırılmıştır. Fiziksel olmayan dalgalanmaları önlemek için ikinci ve dördüncü dereceden suni yumuşatma terimleri eklenmiştir. Giriş ve çıkışlardaki sınırlarda karakteristik sınır şartlan uygulanırken, duvarda kaymamazlık sınır şartı kullanılmıştır. Geliştirilen sayısal yöntem dört değişik test durumuna uygulanmıştır. Çoklu ağ algoritması düz bir plaka üzerindeki katmanlı akış kullanılarak doğrulanmıştır. Elde edilen sonuçların analitik çözümle uyumlu olduğu görülmüştür, ikinci test durumu ise düz bir plaka üzerideki katmanlı akıştan tedirgin akışa geçiş problemidir. Bu test durumu çeşitli tedirginlik modellerinin basınç gradyanı olmayan akışlar için doğrulanmasında kullanılmıştır. Sonuçlar, yine analitik çözümle karşılaştırılmıştır. Bundan sonraki test durumu ise şok dalgası / sınır tabaka etkileşiminin incelendiği simetrik bir kanal içerisinde bulunan bir tümsek üzerindeki akıştır. Lamda tipinde bir şokun oluştuğu görülmüş ve bu şokun sınır tabaka ile etkileşiminden dolayı ayrılmış bir bölgenin oluştuğu gözlenmiştir. Sonuşlar, Solakoğlu'nun [12] çözümleri ve deneysel sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Son test durumu ise sıkıştırma köşesindeki yüksek Mach sayılı bir akışta şok sonucunda oluşan ayrılmadır. Elde edilen sonuçlar Mohammadi'nin [3,4] sonuçlan ile karşılaştırılmıştır. Son olarak, bu çalışmanın C++ Nesneye Yönelik Programlama dili kullanılarak gerçekleştirildiği vurgulanmalıdır. Anahtar Kelimeler: Navier-Stokes Denklemleri, Sonlu Hacim Yöntemi, Lax-Wendroff Yöntemi, Baldwin-Lomax Tedirginlik Modeli, k-e Tedirginlik Modeli, k-co Tedirginlik Modeli, İki Tabakalı Yaklaşım vı