Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/11288
Title: Σύγκριση μεθόδων για στρωτή ροή
Other Titles: Comparison of computational methods for laminar flow
Authors: Καυκάς, Άγγελος
Keywords: Υπολογιστική ρευστοδυναμική
Υπολογιστικές μέθοδοι
Στρωτή ροή
Ασυμπίεστη ροή
Μέθοδος πεπερασμένων όγκων
Keywords (translated): Computational fluid dynamics (CFD)
Computational methods
IPOT
Laminar flow
Incompressible flow
Finite volumes method
DNS
Abstract: Η παρούσα εργασία έχει ως κύριο αντικείμενο την μελέτη της άμεσης μεθόδου IPOT(Implicit Potential method) για επίλυση ασυμπίεστων ροών, την εισαγωγή βελτιώσεων για την καταπολέμηση των προβλημάτων της μεθόδου και τη σύγκριση με μέθοδο PISO (Pressure Implicit Splitting of Operators). Δευτερεύον αντικείμενο της εργασίας αποτέλεσε η αξιολόγηση της καταλληλότητας της υπό μελέτη μεθόδου για αναλύσεις DNS (Direct Numerical Simulation) και η προσπάθεια επιτάχυνσής της με επίλυση σε κάρτα γραφικών ώστε να καταστεί πιο ελκυστική για τέτοιου είδους προβλήματα μεγάλου υπολογιστικού κόστους. Στο πλαίσιο της διπλωματικής αυτής εργασίας έγινε η επίλυση συνηθισμένωνπροβλημάτων για την εξακρίβωση της συμπεριφοράς μεθόδων υπολογιστικής ρευστομηχανικής για ασυμπίεστη ροή όπως ροή σε κλειστή κοιλότητα με κινούμενο άνω τοίχωμα (lid driven cavity) , ροή σε κανάλι (channel) και ροή πίσω από σκαλοπάτι(backward facing step) για διάφορους αριθμούς Reynolds τόσο σε δύο όσο και σε τρεις διαστάσεις Οι κύριες παρεμβάσεις που επιχειρήθηκαν για την βελτίωση της συμπεριφοράς της IPOT είναι οι ακόλουθες: 1) Εισαγωγή σχήματος Rhie-Chow για την διόρθωση της πίεσης 2) Επίλυση σε πλέγμα με την πίεση στις γωνίες των κελιών και την ταχύτητα στα κέντρα Οι δοκιμές της μεθόδου σε αναλύσεις DNS περιελάμβαναν την επίλυση ροής ανάμεσα σε παράλληλες πλάκες σε Reynolds τύρβης 180. ́Οσον αφορά την προσπάθεια επιτάχυνσης της μεθόδου έγινε επιτυχής μεταφορά σε κάρτα γραφικών και αναλύθηκε το κέρδος σε σχέση με την επίλυση σε επεξεργαστή.
Abstract (translated): The main objective of this Master thesis is the study of the behaviour of the explicit IPOT method(Implicit Potential method) in laminar flow problems, the comparison with PISO method(Pressure Implicit Splitting of Operators) and the formulation of an improved version of the initial IPOT method to alleviate it's shortcomings. As a secondary objective the applicability of the improved IPOT method in DNS problems was evaluated and an attempt to use a GPU version of the code of the aforementioned method was successfully undertaken. It is hoped that the speed gains through the usage of GPU parallel computing will make the method an attractive choice for such computationally heavy problems. Studied problems included in the current work include common benchmark laminar flows like Lid Driven Cavity, Channel Flow and Flow behind a Backwards Facing Step for various Reynolds numbers in both two as well as three dimensions. The attempted improvements to the base IPOT method include: 1) Formulation of the IPOT method with Rhie-Chow interpolation technique in the derivation of the pressure equation. 2) Usage in a modified grid in which the velocity components are stored in cell centres and the pressure values in cell corners. For judging the applicability of the method in DNS problems a turbulent flow between parallel plates with a turbulent Reynolds of 180 was studied. Finally a speed gain of 100% offered by the usage of the GPU versus the CPU code for the improved method was documented.
Appears in Collections:Τμήμα Μηχανολόγων και Αεροναυπηγών Μηχανικών (ΜΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Nemertes_Kafkas(aer).pdf5.88 MBAdobe PDFView/Open


This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons