Development of a three-dimensional object-oriented Navier-Stokes solver by using total variation diminishing (TVD) method
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makina Mühendisliği Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2002
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: M. SARP YALIM
Danışman: MEHMET HALUK AKSEL
Özet:02 TOPLAM DEĞİŞİM AZALTILMASI METODU KULLANILARAK ÜÇ BOYUTLU NESNEYE YÖNELİK BİR NAVIER-STOKES ÇÖZÜCÜSÜ GELİŞTİRİLMESİ Yalım, M. Sarp Yüksek Lisans, Makina Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi: Prof. Dr. M. Haluk Aksel Eylül 2002, 109 sayfa Laminer ve türbülant akışların zamanla değişmeyen çözümlerini elde etmek için üç boyutlu, zamana bağlı Reynolds Averajlı Navier-Stokes denklemlerini çözen bir bilgisayar programı geliştirilmektedir. Navier-Stokes denklemleri, korunumlu hallerinde, sonlu hacim metodu kullanılarak ayrıştırmaktadır. Roe'nun Birinci Derece Yön Hassas Düzenlemesi konvektif akıların hesaplanmasında kullanılan sayısal düzenlemedir. Uzayda ikinci dereceden hassasiyet Doğrusal Yeniden Kurma Metodu kullanılarak elde edilmektedir. Kullanılmakta olan sayısal düzenleme yön hassas olmasına rağmen, kesintiler civarında salınımların görülmesine engel olmak için yeterli değildir. Bu sebepten dolaya doğrusal olmayan sınırlayıcılar yeni uç noktaların oluşumunu engellemek suretiyle sayısal çözümügeliştirmek için uygulanmaktadır. Bu çalışmada, Barth ve Jespersen Sınırlayıcısı kullanılmaktadır. Viskos akılar, değişim terimlerine merkezi ayrıştırma uygulanmasıyla hesaplanmaktadır. Viskos akı terimlerinin uzayda ikinci dereceden hassas olduklarına dikkat ediniz. Türbülant viskosite terimleri Baldwin-Lomax Türbülans Modeli'nin kullanılmasıyla hesaplanmaktadır. Zamanda ikinci dereceden hassasiyet Üç-aşamalı Runge- Kutta Metodu'nun uygulanmasıyla elde edilmektedir. Uygulanmakta olan sayısal düzenleme belirlidir. Bu yüzden, yaklaşım hızlarını arttırabilmek için bölgesel zaman adimi prosedürü kullanılmaktadır. Buna ek olarak, bu hızlan daha da arttırabilmek için Örtülü Kalan Sönümleme Tekniği kullanılmaktadır. Geliştirilen çözücü, C++ Nesneye Yönelik Proglama Dili kullanılarak yazılmaktadır. Bu çalışmada, çözücünün, geçerliliğini kanıtlamak, Toplam Değişim Azaltılması Metodu'nun performansını görmek ve uygulanan türbülans modelini kontrol etmek için üç test durumu ele alınmaktadır. Bu test durumları düz bir plaka üzerindeki sesaltı hızlı laminer ve türbülant akışları ve dairesel yay şeklindeki bir kaskadın üzerindeki sesüstü hızlı laminer akıştır. Çözücünün sonuçları, bu test durumları için elde edilmiş analitik ve literatürdeki çözümlerle karşılaştırılmaktadır. Anahtar Kelimeler: Navier-Stokes Denklemleri, Sonlu Hacim Metodu, Roe'nun Yaklaşık Riemann Çözücüsü, Doğrusal Yeniden Kurma Metodu, Toplam Değişimin Azaltılması Düzenlemeleri, Baldwin- vıLomax Türbülans Metodu, Üç-aşamalı Runge-Kutta Metodu, Örtülü Kalan Sönümleme Tekniği, C++ Nesneye Yönelik Programlama Dili vii