Naslov
Numerička metoda za analizu strujanja fluida na nestrukturiranoj mreži
(Numerical method for fluid flow analysis on unstructured grid)

Autori
Džijan, Ivo

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Ocjenski radovi, doktorska disertacija

Fakultet
Fakultet strojarstva i brodogradnje

Mjesto
Zagreb

Datum
29.10

Godina
2004

Stranica
123

Mentor
Virag, Zdravko

Ključne riječi
računalna dinamika fluida; metoda konačnih volumena; nestrukturirana mreža; nepomaknuta mreža; algoritam SIMPLER; brzina konvergencije
(computational fluid dynamics; finite volume method; unstructured grid; collocated grid; SIMPLER algorithm; convergence rate)

Sažetak
U radu je razvijen računalni program za analizu dvodimenzijskog turbulentnog strujanja fluida. Program se temelji na metodi konačnih volumena na lokalno ortogonalnoj nestrukturiranoj geometrijskoj mreži u kojoj se brzine i tlakovi računaju u istim čvorovima (nepomaknuta mreža). U korištenoj lokalno ortogonalnoj mreži je svaka stranica konačnog volumena okomita na spojnicu susjednih čvorova i dijeli ju na dva jednaka dijela. Definirane su dvije varijante metode konačnih volumena. U prvoj varijanti se za povezivanje polja brzine i polja tlaka koristi algoritam SIMPLE, a u drugoj algoritam SIMPLER, koji se do sada nije koristio na nestrukturiranoj nepomaknutoj mreži. U program su ugrađene: uzvodna shema diferencije, shema centralne diferencije, kombinacija uzvodne i sheme centralne diferencije, eksponencijalna shema i vlastita varijanta unaprijeđene eksponencijalne shema diferencije. Brzina konvergencije algoritama u vlastitom programu uspoređena je s brzinom konvergencije algoritma SIMPLE u javno dostupnom programu CAFFA autora M. Perića, u kojem se primjenjuje strukturirana neortogonalna mreža. Zaključeno je da se zbog neortogonalnosti mreže povećava potreban broj iteracija numeričkog postupka, te da neortogonalnost geometrijske mreže smanjuje područje vrijednosti faktora podrelaksacije u kojem algoritam SIMPLE konvergira. Pokazano je da su numerički rezultati na lokalno ortogonalnoj mreži točniji od rezultata na neortogonalnoj mreži. U slučaju nestrukturirane mreže, lokalna ortogonalnost je omogućila formulaciju algoritma SIMPLER, koji je u većini provedenih testova brže konvergirao od algoritma SIMPLE. U slučaju turbulentnog strujanja veliki utjecaj na brzinu konvergencije ukupnog numeričkog postupka ima brzina konvergencije jednadžbi modela turbulencije, pa prednosti algoritma SIMPLER u odnosu na algoritam SIMPLE nisu izražene u velikoj mjeri. Općenito se može zaključiti da predložena lokalno ortogonalna mreža omogućuje dobru diskretizaciju geometrijski složenih područja i omogućuje definiranje stabilnih i točnih numeričkih metoda.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Strojarstvo

POVEZANOST RADA