Quasi-Newton and artificial compressibility based partitioned algorithms for strongly coupled fluid structure interactions

dc.contributor.advisor Çelebi, M. Serdar tr_TR
dc.contributor.author Özküçük, İbrahim tr_TR
dc.contributor.authorID 702121022 tr_TR
dc.contributor.department Hesaplamalı Bilimler ve Mühendislik tr_TR
dc.contributor.department Computational Science and Engineering en_US
dc.date 2017 tr_TR
dc.date.accessioned 2018-05-21T08:48:17Z
dc.date.available 2018-05-21T08:48:17Z
dc.date.issued 2017 tr_TR
dc.description Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Bilişim Enstitüsü, 2017 tr_TR
dc.description Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Informatics, 2017 en_US
dc.description.abstract Bu tezde, çoklu fizik uygulaması olan akışkan-katı etkileşimleri derinlemesine incelenmiştir. Akışkan-katı etkileşimli problemlerin neler oldukları, hangi mühendislik alanlarında kullanıldıkları ve akışkan-katı etkileşimli uygulamaların neden yapıldıkları incelenmiştir. Akışkan-katı etkileşimli problemlerde uygulanan metodlar monolitik ve bölümlenmiş yaklaşım olarak iki ana grup altında sınıflandırılıyor. Her iki tip yaklaşım türü de incelenmiş ve ne oldukları kısaca anlatılmıştır. Bölümlenmiş yaklaşımlı metodların için de "black-box" olarak adlandırılan yaklaşım, akışkan-katı etkileşimli problemlerin akışkan ve katı kısımlarını birbirlerinden en bağımsız olacak şekilde tutan yaklaşım türüdür. Bu tezdeki çalışmanın ana hatlarını da, "black-box" yaklaşımlı metodlar oluşturuyor. "Black-box" yaklaşımlarda yaygın olarak kullanılan "Aitken's dynamic relaxation" metodu ile quasi-Newton tipi bir method olan IQN-LS metodu, literatürde yaygın olarak kullanılan bir problemde kullanılarak karşılaştırılmaları yapılmıştır. Günümüzde "the state of art" olarak tanınan metod olan "IQN-LS" metodunun neden daha iyi sonuçlar verdiği açıklanmıştır. Bunlarla birlikte, bölümlenmiş algoritmalarda gözlemlenen büyük bir problem incelenmiş ve çözüm aranmıştır. "Sıkıştırılamazlık ikilemi" olarak anılan problemin neden ortaya çıktığı kısaca bahsedilmiş ve problemin çözümler üzerindeki kötü etkilerini azaltacak bir teknik araştırılmıştır. Son olarak, kan akışı modellemelerindeki akışkan-katı etkileşimleri tanıtılmıştır. Damarlar içindeki kan akışının modellenmesindeki zorlukların nasıl aşılabileceği araştırılmıştır. IQN-LS tabanlı akışkan-katı etkileşimleri çözücümüzü kullanarak geniş damarlarda kan akışı modellemesi ve üç boyutlu simülasyonu yapılmıştır. Akış problemi şıkıştırılmaz, Newtonian ve laminer olarak modellenmiş olup, zamana bağlı değişen hız profili eklenmiştir. Katı problemi ise lineer elastik olarak modellenmiştir. Simülasyona ait tüm parametreler ve simülasyonun sonuçları detaylıca açıklanmış ve tartışılmıştır. tr_TR
dc.description.abstract In this thesis, fluid-structure interactions (FSI), a multi-physics application, was investigated in detail. The reasons why FSI applications were developed, what those applications are, and different approaches that had been used on those FSI problems were explained and discussed. The two coupling approaches in FSI, which are monolithic coupling and partitioned coupling, were explained briefly. Then, so called "black-box" partitioned FSI coupling schemes were investigated. Two algorithms based on black-box partitioned FSI coupling scheme, Aitken's dynamic relaxation and the state of the art IQN-LS methods were explained in detail and their performances were compared by a FSI benchmark case. The superior performance of IQN-LS method over Aitken's dynamic relaxation was confirmed. Nevertheless, one of the major problem of partitioned coupling methods, which was described as the "incompressibility dilemma" for fully-enclosed, incompressible problems, was explored and a potential solution to it were discussed. Lastly, FSI in hemodynamics and blood flow simulations were introduced. The reasons why FSI techniques are required in order to simulate the blood flow through artery simulations in hemodynamics were explained briefly. Finally, IQN-LS, based solver was used in order to simulate 3D blood flow through large artery. The simulation was composed of incompressible, Newtonian, laminar flow solver with pulsatile velocity profile and linear elastic structural solver. All setup parameters and the results of the simulation were discussed in detail. The suitability of IQN-LS algorithm for further hemodynamics FSI applications were discussed. en_US
dc.description.degree Yüksek Lisans tr_TR
dc.description.degree M.Sc. en_US
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/11527/15722
dc.publisher Bilişim Enstitüsü tr_TR
dc.publisher Institute of Informatics en_US
dc.rights Kurumsal arşive yüklenen tüm eserler telif hakkı ile korunmaktadır. Bunlar, bu kaynak üzerinden herhangi bir amaçla görüntülenebilir, ancak yazılı izin alınmadan herhangi bir biçimde yeniden oluşturulması veya dağıtılması yasaklanmıştır. tr_TR
dc.rights All works uploaded to the institutional repository are protected by copyright. They may be viewed from this source for any purpose, but reproduction or distribution in any format is prohibited without written permission. en_US
dc.subject Sayısal akışkanlar dinamiği tr_TR
dc.subject Computational fluids dynamic en_US
dc.title Quasi-Newton and artificial compressibility based partitioned algorithms for strongly coupled fluid structure interactions tr_TR
dc.title.alternative Sıkı bağlanmış akışkan-katı etkileşimli problemlerde Quasi-Newton ve yapay sıkıştırılabilme tabanlı bölümlenmiş algoritmalar en_US
dc.type masterThesis en_US
Dosyalar
Orijinal seri
Şimdi gösteriliyor 1 - 1 / 1
thumbnail.default.alt
Ad:
702121022.pdf
Boyut:
11.61 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Açıklama
Lisanslı seri
Şimdi gösteriliyor 1 - 1 / 1
thumbnail.default.placeholder
Ad:
license.txt
Boyut:
3.16 KB
Format:
Plain Text
Açıklama