Projekti / Programi
Numerična simulacija turboletnega toka s hitrostno vrtinčno simulacijo velikih vrtin z metodo robnih elementov
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.05.03 |
Tehnika |
Mehanika |
Numerično modeliranje |
| Koda |
Veda |
Področje |
| P240 |
Naravoslovno-matematične vede |
Plini, dinamika tekočin, plazma |
turbulentni tok, simulacija velikih vrtincev, metoda robnih elementov
Raziskovalci (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
24331 |
dr. Jure Ravnik |
Procesno strojništvo |
Vodja |
2007 - 2008 |
492 |
Organizacije (1)
Povzetek
V podoktorskem projektu bomo razvili novo numerično shemo za simuliranje turbulentnega toka nestisljive viskozne tekočine. Uporabili bomo hitrostno vrtinčen zapis simulacije velikih vrtincev in za rešitev nelinearnega sistema parcialnih diferencialnih enačb uporabili metodo robnih elementov. Pričakujemo, da bo z novim algoritmov mogoče simulirati turbulenten tok z natančnostjo vsaj drugega reda. Računska zahtevnost algoritma bo visoka, saj gre za časovno odvisno simulacijo turbulentnega toka, vendar jo bomo z naprednimi tehnikami stiskanja in pospeševanja zmanjšali do take mere, da bodo simulacije tekle na gruči procesorjev.
Glavni izzivi podoktorskega projekta bodo izbira pravilnega podmrežnega modela za hitrostno vrtinčni zapis simulacije velikih vrtincev in izpeljava dinamične določitve konstante modela. Poskušali bomo napisati računsko učinkovit algoritem, ki bo tekel paralelno na gručah enoprocesorskih računalnikov. Za pospešitev in zmanjševanje spominske zahtevnosti algoritma bomo uporabili tehnike kot sta stiskanje z valčno transformacijo in ACA (adaptive cross approximation) aproksimacijo matrik. Cilj projekta je izdelati numerično shemo, s katero bo mogoče natančno in učinkovito simulirati turbulentni tok v kompleksnih geometrijah s simulacijo velikih vrtincev.
Uporabo rezultatov podoktorskega projekta vidimo v vgradnji algoritma v inženirska orodja, ki jih uporabljamo za simuliranje turbulentnih tokov v strojih in napravah. Hkrati bodo rešitve za zagotavljanje učinkovitosti algoritma dovolj splošne, da jih bo mogoče ponovno uporabiti za reševanje drugih matematično fizikalnih problemov. Ob dobro izbranem podmrežnem modelu se nadejamo, da bomo lahko pokazali, da je hitrostno vrtinčen zapis simulacije velikih vrtincev bolj primeren za opis turbulentnega toka od klasičnega hitrostno tlačnega zapisa.
Pomen za razvoj znanosti
Pomen za razvoj znanosti vidimo predvsem v razvoju nove numerične sheme za simulacijo toka tekočin in prenosa toplote. Nova shema dosega natančnejše rezultate. Ker rešujemo nelinearen sistem parcialnih diferencialnih enačb, je numerična shema z manjšimi popravki uporabna tudi za simuliranje drugih fizikalnih procesov in pojavov, ki jih opisujemo z enakimi oziroma podobnimi enačbami.
Podoktorski projekt vključuje raziskavo uporabnosti različnih strategij stiskanja polnih matrik in vpliv le tega na končno rešitev nelinearnega sistema enačb. Primerjava uporabnosti različnih metod, ki je bila izvedena v okviru podoktorskega projekta, podaja nova spoznanja o delovanju metod in njihovem vplivu na nelinearnih sistemih. Do sedaj, so drugi avtorji te metode večinoma uporabljani na linearnih problemih. Ta spoznanja so dobrodošla v vseh vejah znanosti, pri katerih se srečujemo z veliki matrikami.
Pomen za razvoj Slovenije
Rezultati podoktorskega projekta bodo dolgoročno imeli pozitiven vpliv na družbeno ekonomski razvoj. Ko bo v podoktorskem projektu razvita numerična shema vgrajena v inženirska orodja se lahko nadejamo napredka pri simuliranju tokov tekočin z namenom povečevanja učinkovitosti gospodarstva pri načrtovanju novih strojev in naprav. Hkrati dostopnejša orodja za simulacijo toka lahko uporabimo tudi za raziskave same fizike toka, kar prispeva k boljšemu razumevanju narave in s tem k razvoju družbe.
Rezultati simulacij toka tekočine so osnova za natančno napovedovanje okoljskih vplivov onesnaževalcev okolja ter predstavljajo osnovo za izvedbo ukrepov za zmanjševanje posledic takšnih vplivov in s tem ohranjanje narave.
Avtor podoktorskega projekta je bil na podlagi objav rezultatov podoktorskega projekta povabljen v uredniški odbor mednarodne znanstvene revije založbe Elsevier: Engineering Analysis with Boundary Elements, ki velja za eno najboljših na področju razvoja metode robnih elementov. Članstvo v uredniškem odboru uglede mednarodne znanstvene revije bo prispevalo k znanstvenem ugledu Slovenije.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
