ระเบียบวิธีสตรีมไลน์อัปวินด์ไฟไนต์เอลิเมนต์และการปรับขนาดสำหรับการวิเคราะห์ร่วมกันระหว่างการไหล อุณหภูมิ และโครงสร้าง

Adaptive streamline upwind finite element method for integrated fluid-thermal-structural analysis

Name: นิพนธ์ วรรณโสภาคย์

ThaSH: วิทยาศาสตร์การไหล

ThaSH: การเปลี่ยนรูป (กลศาสตร์)

ThaSH: ความเครียดและความเค้น

ThaSH: ไฟไนต์เอลิเมนต์ -- โปรแกรมคอมพิวเตอร์

Abstract: วิทยานิพนธ์ฉบับนี้นำเสนอระเบียบวิธีสตรีมไลน์อัปวินด์สำหรับเอลิเมนต์สามเหลี่ยมแบบหกจุดต่อโดยใช้วิธีการ คำนวณแบบแยกกันเพื่อแก้ปัญหาร่วมกันระหว่างการไหล อุณหภูมิ และโครงสร้าง ซึ่งเป็นการคำนวณการนำ ความร้อนในของแข็งและการพาความร้อนในของไหลควบคู่กัน อีกทั้งนำผลที่เกิดขึ้นไปคำนวณหาค่าความเค้น ในของแข็งด้วย โดยในส่วนของการไหลจะวิเคราะห์ด้วยวิธีสตรีมไลน์อัปวินด์และใช้วิธีกาเลอร์คินในการวิเคราะห์ การถ่ายเทความร้อนและความเค้นที่เกิดขึ้นในของแข็ง ส่วนขั้นตอนการคำนวณในวิทยานิพนธ์นี้ สามารถที่จะใช้ ฟังก์ชันการประมาณภายในสำหรับความเร็ว ความดัน อุณหภูมิ และการเคลื่อนตัวของของแข็งที่อันดับเท่ากันได้ เป็นผลให้สามารถทำความเข้าใจในขั้นตอนของการประดิษฐ์สมการไฟไนต์เอลิเมนต์ได้โดยง่าย อีกทั้งยังเพิ่ม ประสิทธิภาพของการคำนวณด้วยการคำนวณแบบแยกกัน กล่าวคือตัวแปรความเร็ว ความดันและอุณหภูมิจะถูก คำนวณไม่พร้อมกัน นอกจากนั้นยังได้ประยุกต์เทคนิคการปรับขนาดเอลิเมนต์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการคำนวณ ด้วย การตรวจสอบความถูกต้องของโปรแกรมคอมพิวเตอร์ ทำโดยการนำผลลัพธ์ที่ได้จากการวิเคราะห์ไป เปรียบเทียบกับปัญหาที่มีผลเฉลยแม่นตรง ก่อนนำโปรแกรมคอมพิวเตอร์นี้ไปใช้ในการวิเคราะห์ปัญหาที่มีความ ซับซ้อนมากยิ่งขึ้น ผลลัพธ์ที่ได้จากการวิเคราะห์ปัญหาในวิทยานิพนธ์นี้ แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพของการ ประยุกต์ใช้ระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ในการวิเคราะห์ปัญหาร่วมกันระหว่างการไหล อุณหภูมิ และโครงสร้าง พร้อมทั้งทำให้เกิดความเข้าใจถึงพฤติกรรมที่ส่งผลกระทบต่อกัน

Abstract: A streamline upwind finite element method for 6-node triangular elements using a segregated finite element algorithm is developed. An integrated fluid-thermal-structural analysis is presented, where heat conduction in a solid is coupled with heat convection in viscous fluid flow inducing the stress in solid. The streamline upwind finite element method is used for the analysis of viscous thermal flow in the fluid region, while the analyses of heat conduction and thermal stress in solid region are performed by the Galerkin method. The solution algorithm presented in this dissertation uses equal order element interpolation functions for the velocities, pressure, temperature and solid displacements that can reduce the complexity in deriving the finite element equations. A segregated solution algorithm is also incorporated to compute the velocities, pressure and temperature separately for improving the computational efficiency. In addition, the adaptive meshing technique is applied to increase the analysis solution accuracy. A corresponding finite element computer program was developed and verified using simple examples that have exact solutions before applying to solve more complex problems. The computational results from several tested problems illustrate the effectiveness of the presented finite element method that can accurately predict the integrated fluid-thermal-structural phenomena.

จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: ปราโมทย์ เดชะอำไพ

Role: ที่ปรึกษา

Created: 2549

Modified: 2551-11-27

Issued: 2551-11-21

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

tha

DegreeName: วิศวกรรมศาสตรดุษฎีบัณฑิต

Level: ปริญญาเอก

Descipline: วิศวกรรมเครื่องกล

Grantor: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

©copyrights จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	Niphon.pdf	3.61 MB	49	2022-01-12 14:50:37

ใช้เวลา

0.047689 วินาที