عنوان پایان‌نامه
کمی سازی عدم قطعیت با استفاده از استراتژی نمونه برداری تطبیقی در شبیه سازی جریان های سیال
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3526;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 79381;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3526;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 79381
- تاریخ دفاع
- ۱۴ تیر ۱۳۹۵
- دانشجو
- وحید خلیلی دریانورد
- استاد راهنما
- مهرداد رئیسی دهکردی
- چکیده
- در سال‌های اخیر استفاده از روش‌های غیرمداخله‌گر در مسائل کمی‌سازی عدم‌قطعیت مورد توجه قرار گرفته‌اند. این روش‌ها بدلیل نیاز نداشتن به تغییر در کد نرم‌افزارهای تجاری از روش‌های مداخله‌گر بسیار کم هزینه‌تر هستند. در این پژوهش از چندجمله‌ای‌های آشوبناک جهت کمی‌سازی عدم‌قطعیت استفاده شده است. در این روش، تعداد محاسبات با افزایش تعداد متغیرهای تصادفی به صورت نمایی افزایش می‌یابد. از این رو، همواره در شبیه‌سازی میدان‌های جریان به کمک دینامیک سیالات محاسباتی، تعداد محاسبات مورد نیاز از جمله موانع در کمی‌سازی عدم‌قطعیت بوده است. در پژوهش حاضر، با هدف کاهش تعداد محاسبات از استراتژی نمونه‌برداری تطبیقی استفاده شده است. سپس نتایج برای چندین تابع آزمون، از جمله تابع آزمون ایشیگامی و اَکلی، حاکی از کاهش تعداد محاسبات به میزان حداکثر %50 بوده است. پس از آن، با حل جریان انتقال حرارت جابجایی آزاد درون حفره با وجود عدم‌قطعیت در ابعاد حفره و همچنین عدد بی‌بعد پرانتل، نتایج کمی‌سازی برای عدد ناسلت، انرژی جنبشی و همچنین انرژی گرمایی سیال درون حفره تحت شرایط جریان آرام محاسبه شده‌اند. در ادامه نتایج کمی‌سازی با استفاده از روش نمونه‌برداری تطبیقی تا حداکثر %53 از محاسبات مورد نیاز جهت کمی‌سازی نسبت به روش‌های پیشین کاسته است. در انتها، با استفاده از آنالیز حساسیت، اثر تغییرات ابعاد حفره و همچنین تغییر عدد پرانتل بر کمیت‌های مورد نظر بررسی شده است. واژه‌های کلیدی: کمی‌سازی عدم‌قطعیت، غیرمداخله‌گر، چندجمله‌ای آشوبناک، انتقال حرارت جابجایی آزاد، آنالیز حساسیت
- Abstract
- The application of non-intrusive uncertainty quantification methods in analysis of stochastic problems has been taken into consideration by many researchers in the recent years. These methods are easier to implement than the intrusive uncertainty quantification methods since their implementation do not require any change in the CFD codes. In this study, the polynomial chaos expansion method was used for uncertainty quanti?cation analysis. It is well known that increase in number of random variables, would result in exponential raise in number of CFD calculations when the polynomial chaos expansion method is used. Therefore, the large number of calculations is one of main limitations for uncertainty quanti?cation in simulating fluid ?ow using the classical polynomial chaos expansion method. In this work, the adaptive sampling strategy was used to decrease the number of calculations. The results of various test functions such as Ishigami and Ackley, showed that number of deterministic computations can be decreased up to 50%. In the next step, by solving natural convection heat transfer ?ow in cavity with uncertainty in dimensions and also dimensionless Pr number, statistical results for the Nu number, kinetic and thermal energies of ?uid in cavity under the condition of laminar ?ow was calculated. The uncertainty quanti?cation results using adaptive sampling method (in comparison with previous quanti?cation methods) reduced required calculations up to 53%. Finally, the effects of cavity dimensions and alteration of Pr number e?ects on the quantities of interest was assessed using the Sensitivity analysis. Keywords: Uncertainty quantification, Non-intrusive, Polynomial Chaos, Natural convection heat transfer, Sensitivity analysis
