Numerical Simulations of Rarefied Gas Flow with ''Direct Simulation Monte Carlo'' Method
The target of this work is the characterization of rarefied gas flows using the Direct Simulation Monte Carlo (DSMC) computational method. The study of rarefied gas flows is frequent in many applications in aerospace at high altitudes, such as re-entry vehicles in upper atmosphere or entry into other planets of the solar system, satellites and spacecrafts on LEO and in deep space, nozzles and jets in space environment, dynamics of upper planetary atmospheres, global atmospheric evolution and atmospheres of small bodies.
After a more in-depth introduction for the problem and a brief presentation of the work, at first it has been analyzed the simple dilute gas, the binary elastic collision and the various molecular models used in the DSMC method. In order to characterize the gas at the molecular level, the kinetic theory of gases was briefly introduced, focusing on the velocity distribution function, the Boltzmann equation and the Chapman-Enskog theory. The latter allows us to find an explicit relationship between viscosity and temperature.
Subsequently, the DSMC method was studied in detail, describing its relationship with the Boltzmann equation and describing each procedural step within the code. The DSMC method is a direct particle simulation method based on kinetic theory. The method is explicit and time-marching and provides a probabilistic physical simulation of a gas flow by simultaneously following the motion of representative model molecules in physical space. The particles’ motion and interactions are then used to modify their positions, velocities, or chemical reactions. Particle motions are modeled deterministically, while the collisions are treated statistically. The core of the DSMC algorithm consists of four primary processes: move the particles, index and cross-reference the particles, simulate collisions, and sample the flow field. These procedures are uncoupled during each time-step.
In this work a series of one-dimensional and two-dimensional applications were studied in order to understand rarefied gas flow and to test, validate and analyze the DSMC code. The one-dimensional flows that have been analyzed are the Couette flow and the normal steady shockwave for an Argon gas flow. The Couette flow was studied from a quasi-continuous regime up to the Collisionless one, while the normal shockwave was studied by varying the upstream velocity and density, focusing on the temperature, density and thickness profiles. The two-dimensional flow that has been analyzed is an Argon flow around a circular cylinder. The DSMC solutions has been compared to a continuous solutions achieved using a numerical solver of the Navier-Stokes equations. Compared solutions are characterized by different values of the freestream velocity and density.
The last case analyzed is an axisymmetric air flow for the ESA Vega launcher. This launcher has been studied in its third stage configuration at an altitude of 130 km, paying particular attention to the scaling law of the geometric configuration, the variation of the wall temperature and the molecular air model.
CONSULTA INTEGRALMENTE QUESTA TESI
La consultazione è esclusivamente in formato digitale .PDF
Acquista
CONSULTA INTEGRALMENTE QUESTA TESI
La consultazione è esclusivamente in formato digitale .PDF
Acquista
L'unico servizio antiplagio competitivo nel prezzo che garantisce l'aiuto della nostra redazione nel controllo dei risultati.
Analisi sicura e anonima al 100%!
Ottieni un Certificato Antiplagio dopo la valutazione.
Informazioni tesi
Autore: | Matteo Cimini |
Tipo: | Laurea II ciclo (magistrale o specialistica) |
Anno: | 2016-17 |
Università: | Università degli Studi di Roma La Sapienza |
Facoltà: | Ingegneria |
Corso: | Ingegneria Aeronautica |
Relatore: | Matteo Bernardini |
Lingua: | Inglese |
Num. pagine: | 192 |
Forse potrebbe interessarti la tesi:
Caratterizzazione aerodinamica del lanciatore aerospaziale VEGA-C
FAQ
Come consultare una tesi
Il pagamento può essere effettuato tramite carta di credito/carta prepagata, PayPal, bonifico bancario.
Confermato il pagamento si potrà consultare i file esclusivamente in formato .PDF accedendo alla propria Home Personale. Si potrà quindi procedere a salvare o stampare il file.
Maggiori informazioni
Perché consultare una tesi?
- perché affronta un singolo argomento in modo sintetico e specifico come altri testi non fanno;
- perché è un lavoro originale che si basa su una ricerca bibliografica accurata;
- perché, a differenza di altri materiali che puoi reperire online, una tesi di laurea è stata verificata da un docente universitario e dalla commissione in sede d'esame. La nostra redazione inoltre controlla prima della pubblicazione la completezza dei materiali e, dal 2009, anche l'originalità della tesi attraverso il software antiplagio Compilatio.net.
Clausole di consultazione
- L'utilizzo della consultazione integrale della tesi da parte dell'Utente che ne acquista il diritto è da considerarsi esclusivamente privato.
- Nel caso in cui l’utente che consulta la tesi volesse citarne alcune parti, dovrà inserire correttamente la fonte, come si cita un qualsiasi altro testo di riferimento bibliografico.
- L'Utente è l'unico ed esclusivo responsabile del materiale di cui acquista il diritto alla consultazione. Si impegna a non divulgare a mezzo stampa, editoria in genere, televisione, radio, Internet e/o qualsiasi altro mezzo divulgativo esistente o che venisse inventato, il contenuto della tesi che consulta o stralci della medesima. Verrà perseguito legalmente nel caso di riproduzione totale e/o parziale su qualsiasi mezzo e/o su qualsiasi supporto, nel caso di divulgazione nonché nel caso di ricavo economico derivante dallo sfruttamento del diritto acquisito.
Vuoi tradurre questa tesi?
Per raggiungerlo, è fondamentale superare la barriera rappresentata dalla lingua. Ecco perché cerchiamo persone disponibili ad effettuare la traduzione delle tesi pubblicate nel nostro sito.
Scopri come funziona »
DUBBI? Contattaci
Contatta la redazione a
[email protected]
Parole chiave
Tesi correlate
Non hai trovato quello che cercavi?
Abbiamo più di 45.000 Tesi di Laurea: cerca nel nostro database
Oppure consulta la sezione dedicata ad appunti universitari selezionati e pubblicati dalla nostra redazione
Ottimizza la tua ricerca:
- individua con precisione le parole chiave specifiche della tua ricerca
- elimina i termini non significativi (aggettivi, articoli, avverbi...)
- se non hai risultati amplia la ricerca con termini via via più generici (ad esempio da "anziano oncologico" a "paziente oncologico")
- utilizza la ricerca avanzata
- utilizza gli operatori booleani (and, or, "")
Idee per la tesi?
Scopri le migliori tesi scelte da noi sugli argomenti recenti
Come si scrive una tesi di laurea?
A quale cattedra chiedere la tesi? Quale sarà il docente più disponibile? Quale l'argomento più interessante per me? ...e quale quello più interessante per il mondo del lavoro?
Scarica gratuitamente la nostra guida "Come si scrive una tesi di laurea" e iscriviti alla newsletter per ricevere consigli e materiale utile.
La tesi l'ho già scritta,
ora cosa ne faccio?
La tua tesi ti ha aiutato ad ottenere quel sudato titolo di studio, ma può darti molto di più: ti differenzia dai tuoi colleghi universitari, mostra i tuoi interessi ed è un lavoro di ricerca unico, che può essere utile anche ad altri.
Il nostro consiglio è di non sprecare tutto questo lavoro:
È ora di pubblicare la tesi