مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

اعمال مدل زیرشبکه‌ای غیر همسانگرد با کمترین اتلافات در نرم‌افزار اپن‌فوم و ارزیابی آن در تحلیل جریان اغتشاشی در کانال

نویسندگان
1 مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران
2 عضو هیات علمی / دانشگاه فردوسی مشهد
چکیده
مدل‌های زیرشبکه‌ای با کمترین اتلافات، یک جایگزین ساده برای مدل‌های اسماگورینسکی برای اعمال اثر مقیاس‌های زیرشبکه‌ای در روش شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ می-باشند. اخیرا یک عضو جدید از این خانواده با نام مدل زیرشبکه‌ای غیر همسانگرد با کمترین اتلافات معرفی شده است. مدل غیر همسانگرد با کمترین اتلافات از نوع مدل‌های زیرشبکه‌ی لزجت-گردابه‌ای و استاتیکی می‌باشد و علاوه بر اینکه دارای هزینه‌ی محاسباتی کمتری در مقایسه با مدل اسماگورینسکی دینامیکی می‌باشد، قادر است ‌اثر جهات مختلف را در محاسبه‌ی تنش‌های زیرشبکه‌ای در نظر بگیرد و همچنین قادر به تحلیل جریان‌های در حال گذار از حالت لایه‌ای به آشفته نیز می‌باشد. در مطالعه حاضر، مدل زیر شبکه‌ای مذکور برای اولین بار در نرم‌افزار مرجع باز اپن‌فوم اعمال شده است و عملکرد آن در پیش‌بینی رفتار جریان در داخل یک کانال با جریان هوای حرکت داده شده توسط اختلاف فشار ارزیابی شده است. دقت مدل موردنظر در اعداد رینولدز مختلف شامل جریان‌های درحال گذار و کاملا اغتشاشی بررسی و نتایج حاصل با نتایج مدل اسماگورینسکی دینامیکی و شبیه‌سازی عددی مستقیم مقایسه شده است. نتایج بدست آمده نشان می‌د‌هد که این مدل زیرشبکه‌ای در گستره‌ی وسیعی از اعداد رینولدز دارای دقت بسیار بالایی در محاسبه‌ی پروفیل‌های سرعت لایه‌ی مرزی و کمیت‌های اغتشاشی مرتبه‌ی اول و دوم می‌باشد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Implementation of the anisotropic minimum-dissipation (AMD) sub-grid scale model in OpenFOAM and its evaluation in treating turbulent channel flow

نویسندگان English

Amir Pooyan Zahiri 1
Ehsan Roohi 2
1 Department of Mechanical Engineering, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
چکیده English

“Minimum-dissipation sub-grid models” are simple alternatives to the Smagorinsky-type approaches to imposing sub-grid scales (SGS)' effects in the large-eddy simulation (LES) approach. Recently, a new model in this family called “anisotropic minimum-dissipation (AMD)” model is represented. AMD is classified as a static type eddy-viscosity sub-grid scale model. The model is more cost effective than the dynamic Smagorinsky model, furthermore; it is not only able to consider the effect of various directions in computing sub-grid stress but also capable of operating for transitional flows from laminar to turbulent. In this study, this sub-grid model has been implemented in the open source package OpenFOAM and its performance is evaluated in the prediction of the flow field inside a channel with a pressure driven air flow. The accuracy of the model has been investigated at different Reynolds numbers including transient and fully turbulent flows and compared with the dynamic Smagorinsky model as well as direct numerical simulation (DNS) solutions. Results reveal that this sub-grid model is quite accurate over a broad range of Reynolds numbers once calculating velocity profiles as well as first and second-order turbulent quantities.

کلیدواژه‌ها English

AMD Model
Sub-Grid Scales
Turbulent Channel Flow
OpenFoam software