Please use this identifier to cite or link to this item:
https://olympias.lib.uoi.gr/jspui/handle/123456789/38155Full metadata record
| DC Field | Value | Language |
|---|---|---|
| dc.contributor.author | Katsoudas, Spyridon | en |
| dc.contributor.author | Κατσούδας, Σπυρίδων | el |
| dc.date.accessioned | 2024-07-08T07:00:52Z | - |
| dc.date.available | 2024-07-08T07:00:52Z | - |
| dc.identifier.uri | https://olympias.lib.uoi.gr/jspui/handle/123456789/38155 | - |
| dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.26268/heal.uoi.17861 | - |
| dc.rights | CC0 1.0 Universal | * |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/ | * |
| dc.subject | Turbulence | en |
| dc.subject | Turbulent Boundary Layer | en |
| dc.subject | Turbulent Pipe | en |
| dc.subject | Cebeci-Smith,k-ω,Large Eddy Simulation | en |
| dc.subject | RANS | en |
| dc.subject | Computational Fluid Dynamics(CFD) | en |
| dc.title | Numerical solutions of turbulent flow in internal and external flows | en |
| dc.title | Αριθμητικές λύσεις της τυρβώδους ροής σε εσωτερικές και εξωτερικές ροές | el |
| dc.type | masterThesis | - |
| heal.type | masterThesis | el |
| heal.type.en | Master thesis | en |
| heal.type.el | Μεταπτυχιακή εργασία | el |
| heal.classification | Computational Fluid Dynamics(CFD) | en |
| heal.dateAvailable | 2024-07-08T07:01:53Z | - |
| heal.language | en | el |
| heal.access | free | el |
| heal.recordProvider | Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών | el |
| heal.publicationDate | 2024-06-27 | - |
| heal.abstract | Turbulent flow is a phenomenon characterized by chaotic and unpredictable changes in the velocity and pressure field of fluid and has been of concern to scientists as its presence is universal in nature. The understanding of its fun- damental principles plays a decisive role in many scientific disciplines such as aeronautics, engineering, meteorology, and many others. The rapid develop- ment of technology and computers in recent decades has made it possible to calculate many parameters in the appearance of turbulence and as a conse- quence has the intense preoccupation of scientists with this phenomenon. This thesis aims to analyze the fundamental principles governing turbulent flow ex- plaining why appears in “fast flows” (large Reynolds number), to model it but also analyze the models through which we simulate it with the help of computer programs. This work will be done using the computer programs Matlab and Ansys Fluent, in combination with advanced mathematical tech- niques and the help of computational mathematics this study seeks to deepen our understanding of the chaotic behavior of turbulence and contribute to the wider knowledge in the field. Specifically, the concepts of laminar and turbulent flow are introduced and their correlation with the dimensionless Reynolds number is introduced, also the famous Navier-Stokes equations are introduced, which by their contribu- tion they have established the field of fluid dynamics. Then is analyzed in the averaging method proposed by Osborne Reynolds, else called Reynolds decom- position, and presented the apparent stresses or Reynolds stresses that arise, which have a dominant place in the study of turbulent flow. These stresses are difficult to approximate as they are nonlinear terms and they are treated with the help of the turbulence models referred to in Chapter 3. The hypothesis of Boussinesq is presented, the mixing length of Prandtl, and his contribution to the calculation of turbulent flow. Finally, at the end of the second chapter, the ”law of the wall” is analyzed, the correlation of friction velocity with the normalized distance from the boundary, and finally the Kolmogorov scale as well as the energy scale and cascade. The third chapter categorizes the models of turbulence into algebraic, one equation, two equations, shear equations, large eddy simulation (LES), and direct numerical simulation (DNS). The algebraic models of Cebeci and Smith and Baldwin and Lomax are present in detail, the model of one equation of Spalart-Allmaras as well as the models of two equations k − ε and k − ω which are modern models of turbulence with very good accuracy in comparison with experimental data. Finally, with the development of specific codes in Matlab, the numerical solutions of some internal and external flows are presented as well and mathe- matical simulations are implemented in very sophisticated finite volume codes and more specifically in Ansys Fluent. | en |
| heal.abstract | Η τυρβώδης ροή είναι ένα φαινόμενο που χαρακτηρίζεται από χαοτικές και α- πρόβλεπτες μεταβολές στο πεδίο ταχύτητας και πίεσης του ρευστού και απασχολεί τους επιστήμονες από τα αρχαία χρόνια καθώς η παρουσία της είναι καθολική στην φύση. Η κατανόηση των θεμελιωδών αρχών της διαδραματίζει καθοριστικό ρόλο σε πολλούς επιστημονικούς κλάδους όπως την αεροναυπηγική, την μηχανική, την μετεωρολογία και πολλούς άλλους. Η ραγδαία εξέλιξη της τεχνολογίας και των Η/Υ τις τελευταίες δεκαετίες, καθιστά δυνατό να υπολογίζονται πολλοί παράμε- τροι στην εμφάνιση της τύρβης και ως συνέπεια έχει την έντονη ενασχόληση των επιστημόνων με αυτό το φαινόμενο. Η παρούσα εργασία έχει ως στόχο να ανα- λύσει τις αρχές που διέπουν την τυρβώδη ροή, ερμηνεύοντας την εμφάνισή της σε “ταχείες ροές” (μεγάλα Reynolds), να την μοντελοποιήσει μαθηματικά αλλά και να αναλύσει τα μοντέλα μέσω των οποίων την προσομοιώνουμε, με την βοήθεια υπολογιστικών προγραμμάτων. Στην παρούσα εργασία θα γίνει χρήση των υπολο- γιστικών προγραμμάτων Matlab και Ansys Fluent, σε συνδυασμό με προηγμένες μαθηματικές τεχνικές και την βοήθεια της υπολόγιστικής ρευστοδυναμικής αυτή η μελέτη επιδιώκει να εμβαθύνει την κατανόησή μας για την χαοτική συμπεριφορά της τύρβης και να συμβάλει στο ευρύτερο σύνολο γνώσεων στο πεδίο. Συγκεκριμένα στην εργασία εισάγονται οι έννοιες της στρωτής και τυρβώ- δους ροής και εισάγεται η συσχέτιση τους με τον αδιάστατο αριθμό Reynolds. Επίσης εισάγονται οι περίφημες εξισώσεις Navier-Stokes οι οποίες με την συν- εισφορά τους έχουν θεμελιώσει τον κλάδο της ρευστοδυναμικής. ΄Υστερα αναλυε- ται ενδελεχώς το μοντέλο μέσων τιμών που πρότεινε ο Osborne Reynolds και παρουσιάζονται οι φαινόμενες τάσεις ή τάσεις Reynolds που προκύπτουν, οι οποίες έχουν κυρίαρχο λόγο στην μελέτη των τυρβώδων ροών. Οι τάσεις αυτές όντας δύσκολες στον υπολογισμό τους καθώς είναι μη γραμμικοί όροι αντιμετω- πίζονται με την αρωγή των μοντέλων τύρβης στα οποία γίνεται αναφορά στο 3ο κεφάλαιο της εργασίας. Παρουσιάζεται η υπόθεση του Boussinesq το, μήκος ανάμιξη του Prandtl και η συνεισφορά του στον υπολογισμό της τυρβώδους ροής. Εν συνεχεία, στο τέλος τους δεύτερου κεφαλαίου αναλύονται ο “νόμος του τοίχου”, η συχέτιση της ταχύτητας τριβής με την κανονικοποιημένη απόσ- ταση από το σύνορο και τελικά η κλίμακα Kolmogorov αλλά και οι κλίμακες ενέργειας και αλληλουχίας. Στο τρίτο κεφάλαιο γίνεται κατηγοριοποίηση των μοντέλων τύρβης σε αλγε- βρικά, μίας εξίσωσης, δύο εξισώσεων, εξισώσεων διάτμησης και προσομοίωση των μεγάλων δινών (LES). Αναπτύσσονται λεπτομερώς τα αλγεβρικά μοντέλα των Cebeci και Smith και των Baldwin και Lomax, το μοντέλο μίας εξίσωσης των Spalart-Allmaras όπως επίσης και τα μοντέλα δύο εξισώσεων k −ε και k −ω τα οποία αποτελούν σύγχρονα μοντέλα τύρβης με εξαιρετική ακρίβεια. Εν συνεχεία με την ανάπτυξη σειριακού κώδικα στο πρόγραμμα Matlab, παρουσιά- ζονται οι αριθμητικές λύσεις ορισμένων εσωτερικών αλλά και εξωτερικών ροών καθώς και υλοποιούνται μαθηματικές προσομοιώσεις σε πολύ εξελιγμένους κώδικες πεπερασμένων όγκων και πιο συγκεκριμένα στο Ansys Fluent. | el |
| heal.advisorName | Ξένος, Μιχαήλ | el |
| heal.committeeMemberName | Χωρίκης, Θεόδωρος | el |
| heal.committeeMemberName | Τζιρτζιλάκης, Ευστράτιος | el |
| heal.committeeMemberName | Ξένος, Μιχαήλ | el |
| heal.academicPublisher | Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Μαθηματικών | el |
| heal.academicPublisherID | uoi | el |
| heal.numberOfPages | 123 | el |
| heal.fullTextAvailability | true | - |
| Appears in Collections: | Διατριβές Μεταπτυχιακής Έρευνας (Masters) - ΜΑΘ | |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| M.E. Κατσούδας Σπυρίδων 2024.pdf | 5.47 MB | Adobe PDF | View/Open |
This item is licensed under a Creative Commons License
