Υπολογιστικές μέθοδοι και εφαρμογές στο πεδίο της αλληλεπίδρασης ρευστού-στερεού

Κουλούρης, Σπυρίδων; Koulouris, Spyridon

dc.contributor.author	Κουλούρης, Σπυρίδων	el
dc.contributor.author	Koulouris, Spyridon	en
dc.date.accessioned	2023-11-27T11:06:57Z
dc.date.available	2023-11-27T11:06:57Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/58339
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.26035
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Υπολογιστική Μηχανική”	el
dc.rights	Default License
dc.subject	Αλληλεπίδραση ρευστού-στερεού	el
dc.subject	Μηχανική ρευστού	el
dc.subject	Μηχανική στερεού	el
dc.subject	Πεπερασμένα στοιχεία	el
dc.subject	Fluid-structure interaction	en
dc.subject	Solid mechanics	en
dc.subject	Fluid mechanics	en
dc.subject	Finite element method	en
dc.subject	MATLAB	en
dc.subject	Υπολογιστική μηχανική	el
dc.title	Υπολογιστικές μέθοδοι και εφαρμογές στο πεδίο της αλληλεπίδρασης ρευστού-στερεού	el
dc.title	Numerical methods and application in the field of fluid-structure interaction	en
heal.type	masterThesis
heal.classification	Υπολογιστική Μηχανική	el
heal.classification	Computational Mechanics	en
heal.language	en
heal.access	campus
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2023-06-30
heal.abstract	Αυτή η διατριβή με τίτλο ‘Υπολογιστικές μέθοδοι και εφαρμογές στο πεδίο της αλληλεπίδρασης ρευστού-στερεού’, παρουσιάζει μια έρευνα σχετικά με τη χρήση ενός λογισμικού ανοιχτού κώδικα που ονομάζεται Cane για την επίλυση προβλημάτων υπολογιστικής δυναμικής κατασκευών (CSD), υπολογιστικής δυναμικής ρευστών (CFD) και αλληλεπίδρασης ρευστού-κατασκευής (FSI). Το λογισμικό Cane χρησιμοποιεί τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων (FEM) για την επίλυση των εξισώσεων που σχετίζονται με κάθε πρόβλημα συνοριακών τιμών. Επιπλέον, χρησιμοποιεί τη μέθοδο ‘Partitioned Gauss-Seidel’ για την επίλυση των εξισώσεων αλληλεπίδρασης ρευστού-δομής. Για την επικύρωση του λογισμικού Cane για προβλήματα CSD και CFD, οι αποτελέσματα που προέκυψαν από τις στατικές και δυναμικές αναλύσεις που πραγματοποιήθηκαν με το Cane συγκρίθηκαν με αποτελέσματα παρόμοιων προβλημάτων που βρέθηκαν σε επιστημονικά άρθρα. Η σύγκριση έδειξε καλή συμφωνία, δείχνοντας ότι το λογισμικό είναι κατάλληλο για προσομοιώσεις CFD και CSD. Στη συνέχεια, επικεντρωθήκαμε στα προβλήματα FSI, και προσομοιώθηκε η ροή γύρω από ένα κτίριο για να συγκριθούν τα αποτελέσματα που προέκυψαν από αναλύσεις CFD και FSI. Η ανάλυση FSI έδειξε μεγαλύτερες ροπές στη βάση του κτιρίου σε σύγκριση με την ανάλυση CFD, λόγω της ταλάντωσης του κτιρίου που λήφθηκε υπόψιν, υποδηλώνοντας ότι η FSI ανάλυση είναι απαραίτητη για την απόκτηση πιο ακριβών αποτελεσμάτων σε τέτοια προβλήματα. Συνολικά, τα αποτελέσματα δείχνουν την αποτελεσματικότητα του λογισμικού Cane στην επίλυση προβλημάτων CSD, CFD και FSI, καθιστώντας το ένα πολύτιμο εργαλείο για ερευνητές και επαγγελματίες στον τομέα της ανάλυσης κατασκευών και της ρευστοδυναμικής. Επιπλέον, η αλληλεπίδραση ρευστού-στερεού (FSI) είναι ένα κρίσιμο φαινόμενο που πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά την ανάλυση κατασκευών που υπόκεινται σε ροές ρευστών. Η σύζευξη μεταξύ ρευστού και κατασκευής μπορεί να οδηγήσει σε σημαντικές αλλαγές στη συμπεριφορά και στην απόκριση της κατασκευής, όπως αυξημένες τάσεις και παραμορφώσεις, και ακόμη και σε δομική αστοχία. Η αμέλεια της επίδρασης της FSI ανάλυσης μπορεί να οδηγήσει σε ανακρίβειες στις προβλέψεις της απόδοσης της δομής, καταλήγοντας σε πιθανώς επικίνδυνες ή δαπανηρές συνέπειες. Για το λόγο αυτό, η κατανόηση της FSI είναι ουσιαστική για την ακριβή πρόβλεψη της δομικής απόκρισης σε φορτία ρευστού, κάτι που είναι κρίσιμο σε μια ευρεία γκάμα εφαρμογών, όπως πλατφόρμες στη θάλασσα, γέφυρες και ανεμογεννήτριες.	el
heal.abstract	This thesis presents an investigation into the use of an open-source software called Cane to solve computational structural dynamics (CSD), computational fluid dynamics (CFD), and fluid-structure interaction (FSI) problems. The Cane software employs the finite element method (FEM) to solve the equations related to each boundary value problem. Also, the partitioned-Gauss Seidel method to solve the fluid-structure interaction equations. To validate the Cane software for CSD and CFD problems, the results obtained from the static and dynamic analyses performed with Cane were compared to results of similar problems found in scientific papers. The comparison showed good agreement, indicating that the software is suitable for CSD and CFD simulations. The focus then shifted to FSI problems, and a flow around a building was simulated to compare the results obtained from CFD and FSI analyses. The FSI analysis showed larger moments in the base of the building compared to the CFD analysis, indicating that FSI is essential to obtain more accurate results in such problems. Overall, the results demonstrate the effectiveness of the Cane software in solving CSD, CFD, and FSI problems, making it a valuable tool for researchers and practitioners in the field of structural and fluid dynamics. Also, Fluid-structure interaction (FSI) is a critical phenomenon to consider when analyzing structures subjected to fluid flows. The coupling between fluid and structure can lead to significant changes in the structure's behavior and response, such as increased stresses and deflections, and even structural failure. Neglecting FSI effects can result in inaccurate predictions of the structure's performance, leading to potentially hazardous or costly consequences. Therefore, understanding FSI is essential for accurately predicting the structural response to fluid loads, which is crucial in a wide range of applications such as offshore platforms, bridges, and wind turbines.	en
heal.advisorName	Θεοτόκογλου, Ευστάθιος	el
heal.committeeMemberName	Προβατίδης, Χριστόφορος	el
heal.committeeMemberName	Μανωλάκος, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Θεοτόκογλου, Ευστάθιος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	91 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false