Skip to main content
SUPERVISOR
Bijan Boroomand,Kayvan Asghari,Mohammad-Reza Chamani
بیژن برومندقهنویه (استاد مشاور) کیوان اصغری (استاد راهنما) محمدرضا چمنی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Faranak Behzadi
فرانک بهزادی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1386
In this research a new method for numerical solution of the steady incompressible Navier-Stokes equations in primitive variables is proposed. This scheme which is based on the finite difference method employs staggered grid and virtual nodes outside the problem domain. The continuity and momentum equations are discretized in each node of the grid and different boundary conditions are imposed at the virtual nodes. Applying virtual nodes avoids elimination of the motion equations at boundary nodes of the grid. In the presence of virtual nodes using central difference approximation in spatial discretization of the equations at total boundary nodes is possible. A system of equations is obtained in which the velocity and pressure fields are unknown. This system is solved simultaneously to obtain accurate result of the velocity and pressure fields. The method uses a novel algorithm, which does not require iterating method as done in traditional finite difference schemes. The proposed method is implemented for both linear and non-linear forms of the equations at different Reynolds numbers in laminar flow. The process of the proposed scheme is illustrated through its application to the two-dimensional driven cavity flow. Comparison with other methods reveals the efficiency and accuracy of the present approach. The results demonstrate the success of the method which can be extended to three-dimensional steady incompressible Navier-Stokes equations and the other non-linear equations with different boundary conditions. Keywords : Incompressible Navier-Stokes Equations, Finite Difference Method, Virtual Nodes, Couette Flow, Square Cavity Flow.
در این پایان نامه روش جدیدی بر اساس روش تفاضل محدود برای حل معادلات ناویر- استوکس تراکم ناپذیر ارائه شده است. در این تحقیق از روش ضمنی کامل برای حل معادلات ناویر- استوکس استفاده شده است. هدف از حل معادلات ناویر- استوکس با روش جدید, ایجاد تغییر در روش حل و بهبود آن بود که پس از تولید و بررسی کدهای حل این معادلات و رفع مشکلات آنها، روش حل ابداع شد. در این روش دامنه‌ی مسأله به تعداد معینی گره تقسیم شده و معادلات ناویر- استوکس در هر گره گسسته می‌‌شود. همچنین برای ارضای هم‌زمان چند شرط مرزی مربوط به میدان سرعت و میدان فشار در یک نقطه از مرز، تعدادی نقطه‌ی مجازی در خارج از دامنه‌ی مسأله در نظر گرفته می‌شود. بدین ترتیب، دستگاه معادلاتی به‌دست می‌آید که میدان سرعت و میدان فشار مجهولات آن هستند. در این دستگاه هر دو دسته معادلات پیوستگی و ممنتوم به‌صورت هم‌زمان حل می‌شوند و این در حالی است که روش های پیشین قادر به حل معادلات ناویر- استوکس با اعمال شرایط مرزی متناظر به طور هم‌زمان نبوده‌اند. حل هم‌زمان معادلات ناویر- استوکس با شرایط مرزی مختلف، عدم نیاز به استفاده از روش‌های سعی و خطا و نیز استفاده از روش‌های وابسته‌سازی معادله‌ی پیوستگی به فشار (مانند روش تراکم‌پذیری مصنوعی) این روش را از دیگر روش‌های حل معادلات ناویر- استوکس متمایز می‌کند. استفاده از نقاط مجازی مانع از حذف معادلات حرکت سیال در نقاط مرزی دامنه‌ی مسأله می‌شود و امکان استفاده از تفاضل مرکزی در گسسته‌کردن معادلات را نیز فراهم می‌سازد. بنابراین در روش پیشنهاد شده، مشتقات مکانی در تمام نقاط دامنه‌ی حل، با تفاضل مرکزی گسسته‌سازی می‌شود. شایان ذکر است که این روش را به آسانی می‌توان به حالت سه‌بعدی و ناماندگار تعمیم داد. برای بررسی صحت و دقت روش پیشنهاد شده، در طی این پایان‌نامه نتایج حل جریان کوئت و جریان درون یک حفره‌ی مربعی با نتایج دیگر محققین در این زمینه مقایسه شده است. کلمات کلیدی: معادلات تراکم‌ناپذیر ناویر- استوکس، روش تفاضل محدود، نقاط مجازی، جریان کوئت ، جریان درون یک حفره‌ی مربعی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی