Tez Arşivi

Hakkımızda

Tez aramanızı kolaylaştıracak arama motoru. Yazar, danışman, başlık ve özete göre tezleri arayabilirsiniz.


İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Anabilim Dalı

Akışkanlar mekaniğinde kontrol teorisi uygulamaları

Applications of control theory in fluid mechanics

Teze Git (tez.yok.gov.tr)

Bu tezin tam metni bu sitede bulunmamaktadır. Teze erişmek için tıklayın. Eğer tez bulunamazsa, YÖK Tez Merkezi tarama bölümünde 178148 tez numarasıyla arayabilirsiniz.

Özet:

Bu çalısmada akıskanlar mekaniginin önemli konularından akıs alanı kontrolü ve lineer kararlılık teorisi incelenmistir. Akıs alanı kontrol edilerek laminer rejimden türbülanslı rejime geçisin geciktirilmesi, kritik Reynolds sayısının ileri atılması amaçlanmıstır. Çalısmanın birinci bölümünde konunun genel nitelikleri anlatılmıs, ikinci bölümde ise akıskan kontrolü ile ilgili literatürde yapılmıs deneysel ve teorik çalısmalardan bahsedilmistir. Üçüncü bölümde lineer kararlılık teorisi anlatılmıs, iki model problem üzerinde kontrol teorisi uygulanmıstır. lk olarak paralel plakalar arası akıs için kararlılık analizi yapılmıs; problem Chebyshev serisi yöntemi kullanılarak çözülmüs, kritik Reynolds sayısı bulunmustur. Daha sonra bu kritik degerin ileri atılması için geri beslemeli kontrol yöntemi (aktif) uygulanmıstır. Burada kontrol yöntemi, üst plakada ölçülen kayma gerilmesine baglı olarak alt plakaya küçük bir harmonik hareket verilmesidir. Bu problem analitik olarak çözülmüstür. Çalısmada incelenen ikinci model problem olan üst plakası çekilen kare kesitli oyuk içerisindeki akıs problemi sonlu farklar yöntemi kullanılarak çözülmüstür. Probleme lineer kararlılık teorisi uygulanarak kritik Reynolds sayısı elde edilmistir. Elde edilen çözümler ve kritik Reynolds sayısı literatür ile karsılastırılmıstır. Burada alt plaka titrestirilerek, açık çevrim kontrol yöntemi (pasif) uygulanmıs, kritik Reynolds sayısı yükseltilmek istenmistir. Çalısmanın bulgular kısmında lineer kararlılık analizi yapılan iki model problem için elde edilen sonuçlar grafiklerle verilmistir. Öncelikle problemlerin kontrol uygulanmamıs durumları, yani akıs alanları ve lineer kararlılık analizleri incelenmistir. Daha sonra gelistirilen kontrol yöntemleri problemlere uygulanarak elde edilen sonuçlar her iki durum için ayrıntılı olarak sunulmustur. Son kısımda ise uygulanan kontrol yöntemlerinin basarısı degerlendirilmis, farklı akıs alanları için benzer kontrol yöntemlerinin uygulanabilirligi ile ilgili degerlendirme yapılmıs ve gelecekte yapılması planlanan çalısmalar hakkında bilgi verilmistir.

Summary:

In this thesis, linear stability analysis and flow field control, important subjects in fluid mechanics, are investigated. The aim is to delay the transition from laminar to turbulent regime by increasing the critical Reynolds number. In the first chapter, the general setting of the problem is described, and in the second, some theoretical and experimental studies about flow control published in the literature are summarized. In the third chapter, the linear stability theory is briefly summarized and control theory is applied to two model problems. The first problem is between parallel plates flow: stability analysis is made by applying the Chebyshev series method and the critical Reynolds number was found. Following this, feedback (active) control is applied to increase the critical Reynolds number. Here, the control method consists of slightly moving the bottom plate in proportion to the shear stress value measured at the top plate. This problem was solved analytically. The driven square-section cavity, the second model problem investigated in the thesis, was solved using the finite difference method. The critical Reynolds number was found by applying the linear stability analysis. The obtained solutions and the critical Reynolds number were compared with published studies. Here, the critical Reynolds number was increased by applying vibrations to the bottom plate; thus the method is open loop (passive) control. In the next chapter, graphical results were presented for both problems for which linear stability analysis was made. First, the uncontrolled problems, i.e., flow fields and linear stability analysis were dealt with. Later, results obtained by applying the proposed control methods to both problems were given in some detail. In the last chapter, the success of the proposed control methods and the applicability of these methods to different flow fields were discussed, and some thoughts on planned future work were presented.