Kama Şekilli Kanat Üzerindeki Süpersonik Akışı Çözmek için Sayısal Bir Algoritma

Bu makalede, kama şeklindeki bir kanat profili etrafındaki iki boyutlu süpersonik akışı çözmek için yeni bir algoritma geliştirilmiştir. Çözümü üretmek için MacCormack kestirici-düzeltici yönteminden fayda sağlanmıştır. Akış özelliklerini daha detaylı incelemek için C++ yazılım dilinde bir sayısal algoritma derlenmiş ve böylece ticari yazılımlar ile kıyas yapılması sağlanmıştır. Başlangıç şartları olarak serbest akım Mach sayısı 2 ve kama açısı 15º olacak şekilde geliştirilen algoritma derlenmiş ve çalıştırılmıştır. Derlenen programın açığa çıkardığı sonuç ile akış hızlarının sınırsız şekilde arttığı gözlemlenmiştir. Bu durumun düzeltilmesi ise algoritmaya suni dağılım terimi eklenerek yapılmıştır. Suni dağılım teriminin geliştirilen koda eklenmesi ile sonuç istikrarlı olmuş ve beklenen şokun gözlemlenmesine neden olmuştur. Aynı durum ayrıca ANSYS Fluent ve CFL3D yazılımları ile ikinci derecede kesikli hale getirilerek de simüle edilmiştir.

A Numerical Algorithm to Solve Supersonic Flow over a Wedge Shaped Airfoil

In this paper, a new algorithm is developed to solve a two dimensional supersonic flow around a wedge-shaped airfoil. The MacCormackpredictor-corrector method is utilized to develop a solution. To further investigate the flow properties, a numerical algorithm written inC++ has been compiled so that it may be compared to commercial softwares. The developed algorithm is compiled and run with theinitial conditions of a free stream Mach number of 2 while the wedge angle is set at 15º. The compiled program revealed that the flowvelocities increased without bound. Adjustment of this condition was achieved by adding artificial dissipation. The addition ofdissipation term into the code resulted stable output and the presence of a shock. Same case was also simulated with ANSYS Fluentand CFL3D softwares using second order discretization.

___

  • Beam, R.M., Warming, R.F., (1976). An implicit finite-difference algorithm for hyperbplic systems in conservation law form. J. Of Comp. Physics, 22(1), 87-110.
  • Beam, R.M., Warming, R.F., (1978). An implicit factored scheme for the compressible Navier-Stokes equations. AIAA Journal, 16(4), 393-402.
  • Cavus, H. (2013). On the effects of viscosity on the shock waves for a hydrodynamical case – Part 1: Basic mechanism. Adv. Ast., 2013, ID 582965.
  • Degani, A.T., Fox, G.C. (1994). Derivation of the Beam and Warming algorithm for compressible Navier-Stokes equations. NPAC Technical Report SCCS 675.
  • Durran, D.R. (2010). Numerical methods for fluid dynamics. Springer.
  • Ganzha, V.G., Vorozhtsov, E.V. (1996). Computer aided analysis of difference schemes for partial differential equations. Wiley.
  • Jameson, A., Baker, T. (1987). Improvements to the aircraft Euler method. Proceedings of the 25th AIAA Aerospace Sciences Meeting; Reno, USA.
  • Jameson, A., Schmidt, W., Turkel, E. (1981). Numerical solution of the Euler equations by finite volume methods using Runge-Kutta time stepping schemes. AIAA Paper 1259.
  • Jeon, Y., Bu, S. (2017). A comparison of multi-step and multi-stage methods. Int. J. Circ. Sys. Sig. Proc., 11, 250-253.
  • Konangi, S., Palakurthi, N.K., Ghia, U. (2016). Von Neuman stability analysis of a segregated pressure-based solution scheme for onedimensional and two-dimensional flow equations. J. of Fluids Eng., 138(10):101401.
  • Laney, C.B. (1998). Computational gas synamics. Cambridge Universiy press, New York.
  • Lax, P.D., Wendroff, B. (1960). Systems of conservation laws. Comm. Pure Appl. Math, 13, 217-237.
  • Leveque, R.J. (1992). Numerical methods of conservation laws. Springer, 2nd edition.
  • Li, D., Zhang, C., Wang, Y., Zhang, Y. (2011). Implicit-explicit predictor-corrector schemes for nonlinear parabolic differential equations. Appl. Math. Model., 35, 6, 2711-2722.
  • MacCormack, R.W. (1969). The effect of viscosity in hypervelocity impact cratering. AIAA, 69-354, American Institute of Aeronautics and Astrophysics, Cincinnati.
  • MacCormack, R.W. (1982). A numerical method for solving the equations of compressible viscous flow. AIAA J., 20(9), 1275-1281.
  • Ngondiep, E. (2019). Stability analysis of MacCormack rapid solver method for evolutionary Stokes-Darcy problem. J. Comp. Appl. Math., 345, 269-285.
  • Singh, M.K., Ramesh, V., Balakrihsnan, N. (2015). Implicit scheme for meshless compressible Euler solver. Eng. Appl. Comp. Fl. Mech., 9, 1, 382-398.
  • Strikwerda, J.C. (2004). Finite difference schemes and partial differential equations. Society for industrial and applied mathematics, Philadelphia, 2nd edition.
  • Xiao, A., Zhang, G., Yi, X. (2014). Two classes of implicit-explicit multistep methods for nonlinear stiff initialvalue problems. Appl. Math. Comp., 247, 1-7.
  • Von Neuman, J. Richtmyer, R.D. (1950). A method for the numerical calculation of hydrodynamic shocks. J. Appl. Phys., 21(3), 232- 237.
  • Zeng, F. (2015). Second order stable finite difference schemes for the time fractional diffusion wave equation. J. Sci. Comp., 65, 411- 430.
Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi-Cover
  • Yayın Aralığı: Yılda 4 Sayı
  • Başlangıç: 2013
  • Yayıncı: Osman Sağdıç
Sayıdaki Diğer Makaleler

Sınırlı Deneysel Verilerle Yapay Sinir Ağı Kullanılarak Chevron Tipi Isı Değiştirici için Termal Modelleme ve Performans Analizi

Mehmet Hakan DEMİR

Siberbiyogüvenlik Uygulamalarında DNA Dizilimleri için Özet Algoritmaları Karşılaştırılması

Esma ERGÜNER ÖZKOÇ, Mike MANNION

Magarsos Antik Kenti Oluşum Kurgusunun Analizinde Sistematik Bir Yaklaşım

Yelda DURGUN ŞAHİN, M. Faruk ALTUNKASA

Nötrozofik Küme Temelli Difüzyon Metodu Kullanılarak Görüntülerdeki Örtüşme Problemini Azaltma

Kazım HANBAY

Tuncbilek Linyitlerinin Kimyasal Çevrim Oksidasyonu Sırasında CoPb Metal Oksitlerin Oksijen Transfer Yetenekleri

Arzu KANCA, Deniz ÜNER

PLC ve Operatör Panel Kullanarak Konveyör Bantta Renk Temelli Nesne Ayrıştırma

Melih KUNCAN, Öznur ŞENGÜL, Sıtkı ÖZTÜRK

Fotovoltaik Sistemlerde Performans Hesaplama Modellerinin Ankara (Orta Anadolu) için Karşılaştırılması

Talat ÖZDEN, Abdullah KARAVELİ, Bülent AKINOĞLU

Çuha Çiçeği (Oenothera biennis) ve Tatlı Badem (Prunus dulcis Mill) Yağlarının Anti-enzim Aktivitelerinin Araştırılması

Ebru AKKEMİK

Nigella damascena L. Bitkisinde Farklı Gübre Uygulamalarının Fenolojik Özellikler Üzerine Etkileri

Ali ŞAHİN, Funda ULUSU

Şebekeden Bağımsız Hibrit Enerji Sistemleri Kullanılarak 40 Hanelik Bir Topluluğun Elektrik ve Termal Yük İhtiyacının Karşılanması: Teknik ve Ekonomik Analizleri

Sunay TÜRKDOĞAN, Muhammet Talha MERCAN, Tuğçe ÇATAL