A parallel numerical method has been implemented for solving the Navier Stokes equations on Cartesian and non-orthogonal meshes. To ensure the accuracy of the code first, second and third order differencing schemes, with and without flux-limiters, have been implemented and tested. The most computationally expensive task in the code is the solution of linear equations, and a number of linear solvers have been tested to determine the most efficient. Krylov space, incomplete factorisation, and other iterative and direct solvers from the literature have been implemented, and have been compared with a novel black-box multigrid linear solver that has been developed both as a solver and as a preconditioner for the Krylov space methods. To further reduce execution time the code was parallelised, after a series of experiments comparing the suitability of different parallelisation techniques and computer architectures for the Navier Stokes solver. The code has been applied to the solution of two classes of problem. Two natural convection flows were studied, with an initial study of two dimensional Rayleigh Benard convection being followed by a study of a transient three dimensional flow, in both cases the results being compared with experiment. The second class of problems modelled were free surface flows. A two dimensional free surface driven cavity, and a two dimensional flume flow were modelled, the latter being compared with analytic theory. Finally a three dimensional ship flow was modelled, with the flow about a Wigley hull being simulated for a range of Reynolds and Froude numbers
حل گر موازی ناویر-استوکس برای انتقال حرارت جابجایی آزاد و جریان با سطح آزاد
روش عددی موازی برای حل معادلات ناویر استوکس در دستگاه کارتزین و شبکه غیر متعامد اعمال شده است. برای آنکه ابتدا دقت کد تضمین شود، گسستهسازی مرتبه دو و سه، با و بدون محدود کننده شار، اعمال و امتحان شده است. پر هزینه ترین اقدام محاسباتی در کد، قسمت حل معادلات خطی است، و تعدادی حلگر خطی مورد امتحان قرار گرفتهاند تا کارآمدترین آنها انتخاب شود. فضای کرایلوف، فاکتورگیری ناقص، و دیگر حلگرهای مستقیم و تکرار شونده اعمال شدهاند، و با حلگر خطی و جدید مولتی-گرید مورد مقایسه قرار گرفتهاند، که به عنوان حلگر برای روشهای فضای کرایلوف ابداع شدهاند. برای کاهش زمان اجرای برنامه، بعد از انجام یک سری از آزمایشها برای مقایسه تکنیکهای مختلف موازیسازی و معماری کامپیوتری برای حل گر معادلات ناویر-استوکس، کد موازیسازی میشود. کد برای اعمال دو نوع از مسایل اعمال شده است. دو جریان جابجایی آزاد مورد مطالعه قرار گرفت، با مطالعه اولیه ی جریان جابجایی رایلی-بنارد به صورت دو بعدی و پس از آن بررسی جریان سه بعدی که در هر دو مورد نتایج با نتایج آزمایشگاهی قیاس شدهاند. نوع دوم مسایل مدل شده، جریانهای با سطح آزاد هستند. حفره ی دو بعدی با سطح آزاد متحرک، و جریان دو بعدی – مدل شد که مدل سازی مورد دوم با نظریه تحلیلی مقایسه شد. در نهایت جریان سه بعدی حول بدنه ی کشتی با بررسی جریان اطراف بدنه برای بازهای از اعداد رینولدز و فرود مدل شد.
مقالات | |
حجم فایل | 18531 کیلوبایت |
زبان مقاله | ENGLISH |
مشخصات کلی | |
تعداد صفحات | 239 |
تعداد صفحات محصول | بیش از 200 |
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Aliquam iaculis egestas laoreet. Etiam faucibus massa sed risus lacinia in vulputate dolor imperdiet. Curabitur pharetra, purus a commodo dignissim, sapien nulla tempus nisi, et varius nulla urna at arcu.Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Aliquam iaculis egestas laoreet. Etiam faucibus massa sed risus lacinia in vulputate dolor imperdiet. Curabitur pharetra, purus a commodo dignissim, sapien nulla tempus nisi, et varius nulla urna at arcuLorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Aliquam iaculis egestas laoreet. Etiam faucibus massa sed risus lacinia in vulputate dolor imperdiet. Curabitur pharetra, purus a commodo dignissim, sapien nulla tempus nisi, et varius nulla urna at arcu.