Υπολογιστική προσομοίωση της ροής πίσω από το σκαλοπάτι με τη μέθοδο IPOT
Loading...
Date
2025-07-09
Authors
Γαβριατόπουλος, Ανδρέας
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Η ακόλουθη διπλωματική εργασία ασχολείται με την υπολογιστική προσομοίωση της ροής πίσωαπό σκαλοπάτι μέσω της μεθόδου IPOT και της μεθόδου Rhie – Chow σε δύο διαστάσεις. Στόχοςήταν να μελετηθεί η επίδραση διαφορετικών σχημάτων χωρικής διακριτοποίησης (FTCS καιUpwind), καθώς και η σύγκριση της IPOT με τη μέθοδο Rhie – Chow σε όρους σύγκλισης,ακρίβειας και αριθμητικής σταθερότητας. Το πρόβλημα εξετάστηκε υπό ιδανικές συνθήκες σταθερότητας με βάση τις συνθήκες ευστάθειας και των παραμέτρων διακριτοποίησης.Το υπολογιστικό πεδίο προσομοίαζε την μορφή ενός αγωγού όπου διαμορφώθηκεκατάλληλα για να ενσωματώνει τη γεωμετρία του σκαλοπατιού και εφαρμόστηκαν συνοριακέςκαι αρχικές συνθήκες για ταχύτητα και πίεση. Η μέθοδος IPOT με το σχήμα FTCS εμφάνισε αργήσύγκλιση αλλά σταθερά αποτελέσματα σε αντίθεση με το σχήμα Upwind που δεν κατέληξε σε σύγκλιση εντός των επιτρεπόμενων επαναλήψεων για ορισμένες τιμές της αρχικής ταχύτητας.Αντίθετα, η ενσωμάτωση της μεθόδου Rhie–Chow οδήγησε σε σημαντική βελτίωση τηςαριθμητικής σταθερότητας και της ταχύτητας σύγκλισης, τόσο με το σχήμα FTCS όσο και με τοUpwind. Η τεχνική αυτή κατόρθωσε να εξαλείψει τις μικρές ταλαντώσεις που παρατηρούνταν μετη βασική εφαρμογή της IPOT, συμβάλλοντας στη σταθεροποίηση της λύσης. Τα αποτελέσματατης προσομοίωσης απεικονίζουν με σαφήνεια την κατανομή των ταχυτήτων και της πίεσης σεχαρακτηριστικές χρονικές στιγμές, αναδεικνύοντας τη βελτιωμένη συμπεριφορά της Rhie–Chow.Η μέθοδος αποδεικνύεται ιδιαίτερα αποτελεσματική στην απόσβεση αριθμητικώνδιαταραχών και στην αξιόπιστη αναπαράσταση του ροϊκού πεδίου, ιδίως σε περιοχές με έντονεςμεταβολές της γεωμετρίας. Η εργασία καταλήγει σε σύγκριση των αποτελεσμάτων, αναδεικνύοντας πλεονεκτήματα και περιορισμούς κάθε μεθόδου, παρέχοντας πολύτιμασυμπεράσματα για μελλοντικές εφαρμογές στην επίλυση ροών με απότομες μεταβολές στηγεωμετρία.
Description
Keywords
Διακριτοποίηση FTCS/Upwind, Ροή πίσω από σκαλοπάτι, Υπολογιστική ρευστοδυναμική