Simulation of three-dimensional inviscid flow inside rocket engine nozzles
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: BOĞAÇHAN ALPHAN
Danışman: MEHMET HALUK AKSEL
Özet:ÖZET ROKET LÜLELERİ İÇİNDEKİ ÜÇ BOYUTLU, SÜRTÜNMESİZ GAZ AKIŞININ SAYISAL ÇÖZÜMÜ Alpan, Boğaçhan Yükesek Lisans, Makina Mühendisliği Bölümü Tez Danışmanı: Prof. Dr. M. Haluk Aksel Aralık 2001, 102 sayfa Roket lülesi içerisindeki sürtünmesiz gaz akışının zamanla değişmeyen çözümünü bulabilmek için, akışın matematiksel modeli olan Euler denklemlerini çözen bir bilgisayar programı geliştirilmiştir. Üçgen piramitlerden oluşan düzensiz hacimler için, hücre merkezli sonlu hacim ve belli alandan geçen akış farklarının ayrıştırılması yöntemleri ile korunmuş haldeki Euler denklemleri sayısal olarak parçalanmıştır. Zaman içindeki parçalı toplam 3 adımlı açık Runge-Kutta yöntemiyle hesaplanmış, ve zamanla değişmez çözüme ulaşma süresini kısaltmak için bölgesel zaman adımları kullanılmıştır. Piramitin köşe noktalarındaki çözümler yeniden yapılandırma yöntemi ile hücre içi çözümleri bulunduktan sonra bunlara bağlı olarak hesaplanmıştır. Yapay sönümleme yöntemi kullanılmamıştır. Giriş ve çıkış sınırlarında bir boyutlu karakteristik yöntemi kullanılmış, duvarlarda ise akışın yüzeye teğet geçişi şartı uygulanmıştır. Duvardan akı geçmeme şartı, akışkana ait hal değişkenlerinin duvarın iki tarafında eşitlenmesi ile sağlanmıştır. Çözücü program nesneye yönelik programlama kaideleri kullanılarak C++ dilinde geliştirilmiştir. Bu, üç boyutlu akış geometrisinin doğurduğu karmaşık veri yapılarının daha kolay idare edilmesini sağlamıştır.TUNES-3D adındaki yazılım Windows işletim sistemi altında Grafik Kullanıcı Arabirimi 'ne sahip bir şekilde geliştirilmiştir. Kodun çözücü kısmını yüksek önceliğe sahip ayrı bir işlem olarak çalıştırmaktadır, dolayısıyla eşzamanlı çözüm için bir zemin hazırlamaktadır. Problemin geometrisi katı modelleme yapabilen bir bilgisayar destekli tasarım yazılımı kullanılarak modellenmiş ve model ANSYS yazılımına aktarılarak burada üçgen piramitlerden oluşan çözüm ağı oluşturulmuştur. Oluşturulan program çeşitli hızlardaki akışlar için üç boyutlu Ni tümseği, konik 45°- 15° eğimli daralan-genişleyen lüle, değişik arka vana basınçları için parabolik daralan-genişleyen lüle, giriş hızı Y-ekseninde değişen 90° dönüşlü kanal, ve içindeki sesüstü akışa püskürtme yapılan genişleyen lüle üzerinde test edilmiştir. Anahtar kelimeler. Euler denklemleri, Sonlu hacim metodu, Akış farkı ayrıştırımı, Akış yönüne bağlı yöntem, açık zaman ilerlemeli, açık çok adımlı Runge- Kutta parçalı zaman toplamı. vı