Solidification and melting with enthalpy formulation based on fixed domain methodology
Sabit alan metodolojisine dayanan entalpi formulasyonu ile katılaşma ve erime
- Tez No: 65143
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. ALİ ECDER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Erime, Katılaştırma, Melting, Solidification
- Yıl: 1997
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
ÖZET Katılaşma ve erime, mühendislikten bilimsel disiplinlere kadar bir yelpazeyi kapsayan, yalnız endüstri uygulamalarında değil günlük hayatımızda da yeri olan proseslerdir. Bu çalışmada, yalnız saf metaller için değil aynı zamanda alaşımlar için de kullanılabilen iki boyutlu katılaşma ve erime problemleri için sayısal modeller geliştirilmiştir. Saf metallerin katılaşması ve erimesinde sıvı ve katı olarak iki bölge oluşmaktadır. Alaşımların katılaşması ve erimesi durumunda ise sıvı, katı ve eriyik (peltemsi) bölgeler oluşur. Eriyik bölgede, sıvı ve katı birlikte bulunmaktadır. Yalnız ısı iletimi değil aynı zamanda ısı taşımını da ısı transferini sağlayan mekanizmalardır. Bu çalışmada, katılaşma ve erime prosesleri iki metod ile ele alınmaktadır. Sabit Alan Metodu uygun bir sayısal çözüm geliştirmek için seçilmiştir. Katılaşma ve erime yüzeyi veya aralığının takip edilmesine Sabit Alan Metodu kullanıldığında gerek kalmamaktadır. Ayrıca, Entalpi Formülasyonu kullanılmaktadır. Bu yöntem ile tek bir denklem takımı ve sınır koşullan tüm alana uygulanabilmektedir. Akım fönksiyonu-Çevri yaklaşımı ile momentum denklemindeki basınç terimleri yokedilmekte ve çözüm yöntemi kolaylaştırılmaktadır. Bu çalışmada başlangıç olarak uygun sayısal çözüm geliştirmek için çeşitli hesaplama modelleri incelenmiştir. Katılaşma ve erime probleminden önce basit ve temel problemler çözülmüştür. Lineer denklem takımları için kullanılan kliasik tekrarlı metodlardan, SOR ve SSOR incelenmiş ve her iki metod için de algoritma geliştirilmiştir. Lineer olmayan denklem takımları için kullanılan Newton Metodu da incelenmiştir ve algoritma geliştirilmiştir. Daha sonra, modern tekrarlı metodlar, Krylov Metodları, tetkik edilmiştir. Lineer, simetrik olmayan denklem takımları için kullanılan GMRES Metodu incelenmiş ve algoritma geliştirilmiştir. GMRES metodunun daha hızlı çözüme ulaşması için önhazırlama (Preconditioning) Tekniklerinden bir tanesi kullanılmaktadır. Basit ve temel problemlerde geliştirilen bu metodlar aynı problemler içinde karşılaştırılmışlardırlar.
Özet (Çeviri)
IV ABSTRACT Processes related to solidification and melting encompass a range of engineering and scientific disciplines, and occur in many industrial applications as well as in our daily life. In this study, numerical models for two dimensional solidification and melting problems are developed not only for pure metals but also for alloys. In solidification and melting of pure metals, there exists two regions i.e., liquid and solid regions. However, in the case of solidification and melting of alloys, there are three regions as; liquid, solid and mushy regions. In the mushy region, liquid and solid regions exist together. Not only conduction but also convection heat transfer are regarded as heat transfer mechanisms. There are two groups of methods to handle these processes and one of two, Fixed Domain Method, here is chosen to develop a suitable numerical solution. By using Fixed Domain Method, there is no need to trace the interface or band of solidification and melting. Moreover, Enthalpy Formulation is used. This method provides that a single set of governing equations and boundary conditions are used for the entire domain. Stream function- Vorticity approach is taken into consider to eliminate the pressure term in the momentum equation that simplifies the calculation procedure. In order to develop a suitable numerical solution, different computational models are studied. Simple and basic problems are studied before the actual solidification and melting problems. Classical iterative methods for linear system of equations as; Successive Over Relaxation Method (SOR) and Symmetric Successive Over Relaxation Method (SSOR) are studied and an algoritm is developed for these methods. Newton's Method that is for non linear system of equations is also studied and related alğoritm is developed. Furthermore, modern iterative methods, Krylov Methods, are studied. Generalized Minimal Residual Method (GMRES) that is a Kiylov method for non-symmetric linear system of equations is studied. To obtain faster solutions, one of preconditioning technique is used with GMRES method. Also, these methods are compared in the defined problems.
Benzer Tezler
- A numerical modellinfg of the fluid flow and heat transfer in solidification and melting problems
Erime ve katılaşma problemlerindeki sıvı akışı ve ısı transferinin sayısal olarak modellenmesi
İBRAHİM KARAMAN
- Demir-karbon sisteminin mekanik alaşımlama tekniği ile üretim süreçlerinin incelenmesi ve karakterizasyonu
The study and characterization of mechanical alloying of iron-carbon systems
ZİYA ASLANOĞLU
- Elektron ışın kaynağı ve otomotiv endüstrisindeki uygulamaları
Başlık çevirisi yok
ERCAN CİHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELAHATTİN ANIK
- Plazma spreylenmiş Cr3C2-NiCr ve Al203-TiO2 kaplamaların abraviz aşınma davranışlarının incelenmesi
Başlık çevirisi yok
UĞUR PAMUK
- Bir basınçlı su reaktöründe kaza sırasında reaktör kabında oluşan kalp enkazının soğumasının sayısal olarak incelenmesi
Numerical investigation of cooling of core debris in pressurized water reactor during an accident
HAŞİM EMANET
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Nükleer Mühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiNükleer Bilimler Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. A. CİHAT BAYTAŞ
