وحید جوزایی

تاریخ انتشار : Publish : نسخه قابل چاپ Print

 

  دانشكده مهندسي

گروه مکانیک

 

پايان نامه براي دريافت درجه كارشناسي ارشد

 

عنوان:

توسعه روش SPH سه مرحله­ای صریح برای مدل­سازی سیالات غیرنیوتنی

 

استاد راهنما:

دكتر امیره نوربخش

 

استاد مشاور:

دکتر فردین روزبهانی

 

اساتید ممتحن:

دكتر حبیب ا... سایه­وند

دکتر محسن گودرزی

 

پژوهشگر:

وحید جوزائی



زمان:

چهار­شنبه 20/02/96  ساعت 10

 

مكان:

آمفی تئاتر دانشکده فنی و مهندسی


 

چکیده:

چكيده:

دینامیک سیالات محاسباتی(CFD) توسط روش­های لاگرانژی و اویلری پیاده­سازی شده است. هیدرودینامیک ذرات هموار (SPH) یک روش ذره مبنای بدون شبکه بر اساس فرمولاسیون لاگرانژی است. این روش بر اساس روش عددی برای حل معادلات دینامیک سیالات استوار است که در آن سیال با مجموعه­ای از ذرات جایگزین می­شود. تمام ذرات خواص را با خود حمل نموده و جابجایی به­صورت خودکار صورت می­پذیرد. در مقابل، روش­های اویلری شبکه مبنا مشکلاتی از قبیل خطای پخش عددی ناشی از جمله جابجایی را دارند. به علت سهولت و استحکام SPH، این روش عددی برای حل مسائل پیچیده مکانیک سیالات و جامدات توسعه یافته است. مزیت مهم SPH در مدل­سازی جریان­های چندفازی با اختصاص فاز مخصوص به هر ذره می­باشد. روش SPH تراکم­ناپذیر برای حل جریان سیال نیوتنی و غیرنیوتنی استفاده شده است. در این پژوهش، یک الگوریتم سه مرحله­ای صریح به­کار گرفته شده است. در گام اول این الگوریتم، معادله ممنتوم در حضور نیروهای حجمی و در غیاب سایر نیروها حل می­شود. در نتیجه یک سرعت میانی محاسبه می­گردد. در گام دوم، سرعت­های میانی محاسبه شده در گام اول برای محاسبه  (پایای دوم اصلی نرخ کرنش) توسط دیورژانس تانسور تنش به­کار گرفته می­شوند. در انتهای گام دوم، مؤلفه­های سرعت هر ذره به روز شده و موقعیت هر ذره طبق سرعت­های میانی حرکت می­کند. تا پایان این مرحله، هیچ شرطی برای تراکم­ناپذیری سیال اعمال نشده است و سرعت­های میانی به­دست آمده معادله بقای جرم را ارضا نمی­کنند؛ و انتظار می­رود در طول این به­روز رسانی چگالی ذرات تغییر کرده باشد. در واقع با کمک معادله پیوستگی می­توان انحراف چگالی هر ذره را محاسبه نمود. میدان سرعت نیز لازم است برای بازگرداندن چگالی ذرات به مقدار اولیه خود محاسبه شود. برای این منظور در گام سوم الگوریتم، جمله گرادیان فشار در معادله ممنتوم به عنوان یک جمله چشمه با معادله پواسون ترکیب شده تا معادله پواسون فشار حاصل شود. سرانجام، سرعت و موقعیت نهایی هر ذره در پایان گام زمانی محاسبه می­گردند. در این پژوهش جریان­هایی نظیر شکست سد، مخزن هیدرواستاتیک، کانال ساده، کانال با انبساط موضعی، مسئله حفره با درپوش متحرک، کوئت و پوازی مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج با داده­های آزمایشگاهی و کارهای عددی مقایسه شد و تطابق خوبی مشاهده گردید.

 

 

Abstract:

 

 Computational Fluid Dynamics (CFD) implementations are also classified as the Lagrangian and Eulerian methods. Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) is a mesh free particle method based on Lagrangian formulation with a number of advantages. This method is obtained approximate numerical solutions of the equations of the fluid dynamics by replacing the fluid with a set of particles. All particles carry their properties and then the advection is taken care automatically. In contrast, Eulerian mesh based numerical methods have difficulties such as the problem of numerical diffusion due to advection terms. Because of the simplicity and robustness of SPH, this numerical method has been extended to complex fluid and solid mechanics problems. The important advantage of SPH is that the muli-phase flows can be modeled by SPH and each particle can be assigned to a different phase. The incompressible SPH method is used to solve Newtonian and non-Newtonian fluid flow. In this study, a fully explicit three-step algorithm is used. In the first step of this algorithm, the momentum equation is solved in the presence of the body forces neglecting all other forces. As a result, intermediate velocity is compute. In the second step, the calculated intermediate velocities are employed to compute(The second principal invariant of the strain rate) followed by the computation of divergence of the stress tensor. At the end of the second step, the velocity components of each particle are updated and each particle is moved according to its intermediate velocity. Thus, far, no constraint has been imposed to satisfy the incompressibility of the fluid and it is expected that the density of some particles changes during this updating. In fact, with the help of the continuity equation can calculate the density variations of each particle. The velocity field which is needed to restore the density of particles to their original value is now calculated. To do this, in the third step of the algorithm, the momentum equation with the pressure gradient term as a source term is combined with the continuity equation to obtain the pressure Poisson equation. Finally, the velocity and final position of each particle at the end of time-step will be obtained. The dam break, hydrostatic tank, simple channel, locally expanded channel , lid-driven cavity, couette and Poiseuille Flow are studied. The results were validated with experimental data and numerical solution acceptable agreement was observed .

 

 

سوابق علمی-پژوهشی (رزومه)

 

مشخصات فردی:

نام و نام خانوادگی: وحید جوزائی

تاریخ تولد : 01/01/1367

Vahidj93@yahoo.com : پست الکترونیک

                                                  V.jozaie93@basu.ac.ir

سوابق تحصیلی:

دانش آموخته مقطع کارشناسی مهندسی مکانیک – گرایش طراحی در جامدات – دانشگاه آزاد اسلامی واحد خرم­آباد

دانش آموخته مقطع کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک – گرایش تبدیل انرژی – دانشگاه بوعلی سینا (دانشگاه سراسری)

 

 عنوان پایان نامه کارشناسی: بررسی سیستم­های گرمایش از کف

{ توضیح: سیستم حرارتی گرمایش از کف که انتقال حرارت به صورت تشعشعی (تابشی) سهم زیادی در فرآیند گرمایشی آن دارد، درمقایسه با سایر سیستمهای حرارتی نه تنها در صرفه جویی و بهینه سازی مصرف انرژی بلکه در مقوله رفاه و آسایش ساکنان ساختمان ها دارای نقاط قوت بسیاری می باشد. در سالهای اخیر، سیستم گرمایشی از کف در کشورهای اروپائی و آمریکا بسیار متداول شده است و دلیل این گسترش روزافزون بهینه بودن مصرف انرژی، توزیع یکسان گرما در تمامی سطح و فضا و دوری از مشکلات موجود در سایر روش ها ، به عنوان مثال سیاه شدن دیوارها، گرفتگی و پوسیدگی لوله ها و… می باشد. }

 

عنوان پایان نامه کارشناسی ارشد: توسعه روش SPH سه مرحله­ای صریح برای مدل­سازی سیالات غیرنیوتنی

{ توضیح:توسعه روش SPH سه مرحله­ای برای سیالات غیرنیوتنی و هندسه­های مختلف با استفاده از الگوریتم سه مرحله­ای صریح تراکم­ناپذیر.}

 

سایر پروژه ها:

ü     تحلیل جریان درون حفره با درپوش متحرک با استفاده از کد کامپیوتری و نرم افزار فلوئنت

ü     بررسی و تحلیل پرس 80 تنی (شرکت ایران پرس خرم آباد)

ü     آشنایی مقدماتی با دستگاه CNC

 

مهارتهای نرم افزاری :

آشنایی با نرم افزارهای Matlab

آشنایی با نرم افزارهای Compaq Visual Fortran

آشنایی با مجموعه نرم­افزار Office

آشنایی با مجموعه نرم­افزار Fluent & Gambit

تسلط بر مجموعه مهارت­های ICDL

علاقمندیها :

ü     مدل­سازی در نرم­افزار­های ANSYS & LSDYNA

ü     توسعه کد SPH

ü      انجام پروژه­های علمی و پژوهشی در مباحث دینامیک سیالات محاسباتی