A Finite element simulation of frontogenesis by using the semi-implicit time integration scheme with a horizontal deformation field model
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makina Mühendisliği Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 1988
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: H.TURHAN TURHANGİL
Danışman: MEHMET HALUK AKSEL
Özet:ÖZET YATAY DEFORMASYON ALANINA BA?LI ATMOSFERDEKİ CEPHE OLUŞUMUNUN YARI-İÇBA?IMLI ZAMAN INTEGRAL ŞEMASI KULLANILARAK SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİYLE BENZETİMİ TURHANGİL, H. Turhan Yüksek Lisans Tezi, Makina Müh. Bölümü Tez Yöneticisi: Doç. Dr. M. Haluk AKSEL Ekim 1988, 105 sayfa Bu çalışmada, dönen bir küre üzerindeki sıkışabilir, zamana bağlı bir akış üç boyutlu olarak incelenmiştir. Bu bir anlamda, atmosferdeki hareketin benzetimidir. Atmosferdeki cephe oluşumunun birçok nedeninden biri olan yatay deformasyon alanı sonucu ortaya çıkan ve cephe denilen, değişik kaynaklı ve fiziksel özelliklere sahip akışkan kütleleri arasındaki geçiş bölgesinde akışkanın çeşitli özellikleri hesaplanmaktadır. Bu araştırmada temel amaç, akışkanın açıklanan deviniminin sayısal benzetimidir. Bu nedenle, çözümün doğruluğunu değerlendire bilmek için de, seçilen yatay deformasyon modeli önce analitik olarak çözülmüş ve buna ait kapalı formda bir çözüm elde edilmiştir. Sonuçta ise, bu sayısal ve analitik çözümlerin karşılaştırılması yapılmıştır. Her iki yöntemde de akışkan sürtünmesiz ve adiabatik kabul edilmiştir. Analitik çözümde ayrıca, Boussinesq yaklaşımı olarak bilinen, akışkanın süreklilik denkleminde sıkıştırılamaz olduğu ve jeostropik denge denilen, basınç ile Coriolis kuvvetleri arasında -v-cephe-kesiti yönünde denge bulunduğu kabul edilmiştir. Denklemlerin çözümü birinci dereceden eş-parametreli elemanlar kullanılarak, sonlu elemanlar yöntemi ile gerçekleştirilmiştir. Koordinat sisteminde yatay eksenlerde fiziksel uzaklıklar, dikey eksende ise basıncın yüzey basıncına oranı kullanılmıştır. Zaman ilerleme tekniği olarak, momentum denklemlerinde yerçekimi terimleri, süreklilik denkleminde ise yatay hız gradyan terimi zamana göre ortalanmış, yarı-içbağımlı zaman integral şeması uygulanmıştır. Hızın üç bileşeni, sıcaklık, basınç ve yoğunluk, düğüm noktalarının sayısı, zaman aralıkları ve sınır koşullarının etkisi altında incelenmiştir. Cephenin düğüm noktaları arasında olduğu kabul edilerek başarılı bir çözüm bulunmuştur. Sayısal çözüm, analik çözüme göre daha etkili bir.cephe vermiştir. Hız ve potansiyel sıcaklık için açık sınır koşulları kullanılarak bir günlük süre için akışkanın özellikleri tahmin edilebilmiştir. Anahtar sözcükler: Atmosferik Cephe Oluşumu, Yatay Deformasyon Alanı, Sonlu Elemanlar Yöntemi, Yarı-îçbağımlı Zaman integral Şeması. -vı-