Tez Arşivi

Hakkımızda

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


İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Uzay Bilimleri ve Teknolojisi Anabilim Dalı

Analysis of micro flows using a finite element method

Mikro akışların sonlu elemanlar yöntemiyle analizi

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 216822 tez numarasıyla arayabilirsiniz.

Özet:

At standard temperature and pressure, air flow in MEMS can be considered as rarefiedsince the ratio of free molecular path to the characteristic length of the device is high. Itis possible to analyze these flows using a continuum model such as Navier-Stokes, withmodified boundary conditions. In this study, traditional no-slip/no-temperature-jumpboundary condition of the Characteristic-Based-Split algorithm is modified toaccommodate slip velocity/temperature-jump boundary conditions. In addition to this,moving deforming mesh concept is coupled with the algorithm using Arbitrary-Lagrangian-Eulerian approach to model fluid flow problems with moving boundaries.To reduce the size of implicit part of the algorithm, pseudo-quadratic velocity/linearpressure (pP2P1) elements are employed for Finite Element implementation. Usingextended capability of the algorithm, gas flow problems varying from incompressible tocompressible, from continuum to rarefied are solved and comprehensive analyses aredone. Laminar flow past a backward facing step and laminar viscous flow overNACA0012 are the flow problems in continuum regime, while the Micro synthetic jetactuator flow, micro channel flow and separated flow in a micro backward facing stepare flow problems in slip regime investigated numerically in this study. Comparison ofthe results, obtained using modified algorithm, with the results available in literatureshows that the implementation of the algorithm is applicable and effective for microflows in slip regime.Keywords: characteristic-based-split, finite element method, micro flow, slip-velocity,temperature-jump, synthetic jet actuator

Summary:

Standart sartlar altında, havanın bir MEMS içerisindeki hareketi sırasında, ortalamaserbest uzaklıgın akısa ait karakteristik boya oranının büyük olması sebebi ile seyrelmisgaz akısı söz konusu olur. Kayma bölgesinde yer alan bu tip akıslar, sınır sartlarınınuygun sekilde degistirilmesi kosuluyla Navier-Stokes çözücüler gibi sürekli ortamyaklasımına dayalı modeller kullanılarak analiz edilebilirler. Bu çalısmada,Karakteristik Tabanlı Ayırma algoritmasına ait kaymama ve sıcaklık degerlerindesıçrama olmaması kosulları, kayma-hızı ve sıcaklık-sıçraması sınır sartlarını saglayacaksekilde degistirilmistir. Buna ek olarak, hareketli sınırlara sahip akıs problemlerininmodellenebilmesi için, hareketli ve deformasyona ugrayan ag yaklasımı, Keyfi-Lagrangian?Euleri formülasyonu kullanılarak algoritma ile bütünlestirilmistir.Kullanılan algoritmanın kapalı yöntemle hesaplama yapılan kısmının büyüklügü, sankiikinci-derece-hız/lineer-basınç (pP2P1) elemanlarının Sonlu Elemanlar uygulamasındakullanılmasıyla azaltılmıstır. Algoritmanın gelisen kapasitesi kullanılarak, sıkıstırılamazakıstan sıkısabilire, sürekliden seyrelmis gaz akısına kadar birçok akıs problemiçözülmüs ve kapsamlı analizler gerçeklestirilmistir. Bu problemlerden, ters basamakiçindeki laminer akıs ve NACA0012 etrafındaki viskoz akıs sürekli bölgede yer alırken,mikro sentetik jet eyleyici akısı, mikro kanal içindeki akıs ve mikro boyutlu tersbasamak içindeki ayrılan akım problemleri kayma bölgesinde yer almaktadır. Eldeedilen sonuçların literatürdekilerle karsılastırılması sonucunda, yapılan degisikliklerlesöz konusu algoritmanın kayma bölgesinde yer alan mikro akıs problemlerininçözümünde etkin bir sekilde kullanılabilecegi görülmüstür.Anahtar Kelimeler: karakteristik tabanlı ayırma, sonlu elemanlar yöntemi, mikro akıs,kayma-hızı, sıcaklık-sıçraması, sentetik jet eyleyici