مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

‌بررسی جریان آشفته دوبعدی و پدیده انتقال به‌روش شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ (LES)

نویسندگان
دانشگاه تربیت مدرس
چکیده
خاصیت خنثی خاصیتی است که فقط از میدان جریان اثر می‌پذیرد، بدون اینکه بر آن تأثیر بگذارد. در این مقاله نخست معادلات حاکم بر جریان آشفته حل شده و پدیده انتقال خاصیتی خنثی، در جریان آشفته دو بعدی، به‌صورت عددی مطالعه شده است. سپس با در دست داشتن مقادیر سرعت‌ها، معادله انتقال برای یافتن خاصیت خنثی حل می‌شود. برای حل جریان آشفته میدان سرعت، از روش شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ (LES) با مدل زیر شبکه از نوع اسماگورینسکی استفاده شده است. در بررسی اعتبار کد، جریان داخل حفره مبنای مقایسه بوده است. در محاسبات مربوط به پدیده انتقال برای خاصیت خنثی از روش LES توأم با مدل اسماگورینسکی استفاده شده تا سازگاری بیشتری بین نحوه حل معادلات سرعت و پدیده انتقال ایجاد شود، حل سه بعدی جریان آشفته مستلزم صرف زمان و هزینه زیادی است، لذا با استفاده از نوعی مدل دو بعدی، صرفه‌جویی مناسبی صورت می‌گیرد. در عوض، برای راست‌آزمایی مدل، عدد رینولدز جریان باید چنان انتخاب شود که فرض دو‌بعدی بودن جریان معتبر‌باشد. مقایسه نتایج عددی با مقادیر آزمایشگاهی در محدوده مدل دو‌بعدی، نشان‌دهنده دقت بالای روش پیشنهادی و سازگاری آن با حل عددی معادلات انتقال و مومنتم است. دقت نتایج حاصل، این امید را ایجاد می‌کند که بتوان انتقال گونه‌ها و نهایتاً شبیه‌سازی احتراق را با استفاده از روش گردابه‌های بزرگ ممکن ساخت.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

On the two-dimensional turbulent flow and transport phenomena Using Large Eddy Simulation method

نویسندگان English

Ghasem. Heidarinejad
Abdolah. Eskandari Sani
Amin Zolfaghari
Tarbiat Modares University
چکیده English

A passive scalar is a property that is affected by the flow field without affecting it. In this paper, first, the governing equations on the turbulent flows are solved and the property of a passive scalar in two dimensions is numerically studied. Having the values of the velocity components, the governing equation on transport of a passive scalar is solved. To compute the turbulent velocity field, the Large Eddy Simulation (LES) method using Smagorinsky subgrid scale is invoked. The flow in a cavity has been the basis to validate the accuracy of the generated computer code. To ensure the compatibility between the flow and the transport of passive scalar fields a similar LES approach is used. As a three-dimensional numerical solution for a turbulent flow fields needs a massive computational time and efforts, therefore a two-dimensional simulation used for a proper saving. Instead, to validate the numerical results, the range of the Reynolds number of the flow is kept within the range of the two-dimensional measurements. Comparison of the numerical results and the experimental measurements in two-dimension reveals the high accuracy of the results and compatibility between the flow and passive scalar fields. Ability of developed scheme to accurately handle transport of a passive scalar is promising to extend LES method into the transport of more species and hence to simulate reacting flows.

کلیدواژه‌ها English

Key words: Passive Scalar
turbulence
Large Eddies
Filtering
Numerical simulation
Turbulent Flow Modeling
Cavity Flow
Backward Facing step Flow