Tesis ini membentangkan kajian mengenai simulasi tiga dimensi sfera. Objektif kajian ini adalah untuk mengkaji ciri-ciri aerodinamik sfera dan menentukan pemodelan yang paling tepat untuk menganalisis aliran melalui sfera. Simulasi aliran melalui sfera akan diselakukan dengan tiga model gelora - Spalart-Allmaras, K-epsilon dan K- omega dalam tiga nombor Reynolds - 10000, 50000 dan 100000. Berlainan jenis mesh - kasar, sederhana, dan halus akan digunakan untuk mejalankan simulasi. Perisian dinamik bendalir pengiraan yang terlibat dalam kajian ini adalah Gambit (untuk mesh) dan FLUENT (untuk analisis aliran gelora). Prosedur “Verification and Validation” akan dilakukan ke atas tiga jenis model pergolakan untuk memastikan kebolehan simulasi. Dalam simulasi silinder dua dimensi, kedua-dua mesh halus dan mesh sederhana menunjukkan keputusan ralat kurang daripada 10%. Oleh itu, mesh sederhana dipilih untuk menjalankan simulasi aliran sfera tiga dimensi dan bukannya menggunakan mesh halus yang akan mengambil masa sehingga 24 jam untuk menyiapkan simulasi. Selain itu, Spalart-Allmaras dan K-omega kedua-dua bersetuju dengan keputusan eksperimen. Walau bagaimanapun, masa yang diambil untuk Spalart-Allmaras untuk habis menganalisis adalah lebih pendek daripada K-omega kerana Spalart-Allmaras menggunakan satu persamaan untuk menyelesaikan berbanding K-omega yang menggunakan dua persamaan untuk menyelesaikan. Oleh itu, Spalart-Allmaras dipilih untuk menjalankan simulasi sfera tiga dimensi. Walau bagaimanapun, pekali seretan yang diperolehi dalam simulasi tiga dimensi mempunyai peratusan ralat yang melebihi 80% daripada keputusan eksperimen. Ini adalah kerana mesh tiga dimensi terlalu kasar untuk menangkap aliran melalui sfera. Disebabkan kekangan masa dan beberapa masalah teknikal, aliran tiga dimensi tidak boleh diperbaiki untuk mendapatkan keputusan yang lebih baik.
___________________________________________________________________________________
This thesis presents the study on three-dimensional simulation of sphere. The objective of this research is to study the aerodynamics characteristics of sphere and determine the most accurate turbulence modeling to analyze it. The simulation of flow over sphere will be simulated with three turbulence models – Spalart-Allmaras, K- epsilon and K-omega in three Reynolds number – 10000, 50000, and 100000. Different type of mesh – coarse, medium, and fine will be used for each case. The computational fluid dynamics software involved in this research are Gambit (for meshing) and FLUENT (for turbulence flow analysis). Verification and validation procedures will be done on the three types of mesh for each turbulence models to ensure the reliability of the simulations. In two-dimensional cylinder simulations, fine mesh and medium mesh both showed the results of less than 10% error. Therefore, medium mesh is chosen to run three-dimensional sphere flow simulations instead of using fine mesh that will take up very long hours to complete the simulations. Besides that, Spalart-Allmaras and K-omega both showed agreement with experimental results. However, time taken for Spalart-Allmaras to converge is shorter than K- omega because Spalart-Allmaras uses one equation to solve compared to K-omega who uses two equations to solve. Therefore, Spalart-Allmaras is chosen to run three- dimensional sphere simulations. However, the drag coefficient obtained in three- dimensional simulation has percentage of error that exceeded 80% from the experimental results. This is because the meshing of three-dimensional is too coarse to capture the flow over sphere. Due to time constraint and some technical difficulties, the three-dimensional flow cannot be refined to obtain better results.
3d aerodynamics study of turbulent flows using fluent_Tan Kim Lhan_A2_2012_NI