مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

یک مدل جبری جدید بر مبنای تانسور همبستگی سرعت برای شبیه سازی مستقیم عددی کاهش درگ آشفته به کمک افزودنی‌های میکروفیبر

نویسندگان
1 بخش مهندسی مکانیک دانشکده فنی و مهندسی استادیار دانشگاه یاسوج
2 عضو هیأت علمی دانشگاه یاسوج
3 دانشگاه یاسوج
چکیده
در این مقاله، یک مدل بستگی جبری برای شبیه سازی مستقیم عددی کاهش درگ آشفته در جریان کانال به کمک افزودنی‌های میکروفیبر پیشنهاد شده است. این مدل توسعه‌ای از یک مدل موجود در جهت رفع برخی نواقص آن است. در این مدل پیشنهادی، با در نظر گرفتن تانسور همبستگی سرعت در فرآیند مدل سازی، شرایط فیزیکی بیشتری از جریان آشفته در مدل دخیل است. با این کار، بخشی از نواقص مدل‌های جبری قبلی بر طرف شده‌ است. مدل پیشنهادی برای شبیه سازی مستقیم عددی کاهش درگ آشفته در یک جریان کانال افقی تحت گرادیان فشار ثابت بکار رفته است. برای این منظور، معادلات ناویر-استوکس سه بعدی و وابسته به زمان برای جریان تراکم ناپذیر یک سیال غیرنیوتنی به صورت عددی حل شده‌ است. کمیت‌های آماری بدست آمده از مدل جدید در مقایسه با شبیه سازی ‌حل دقیق مونت-کارلو و مدل‌های جبری پیشین آورده شده‌اند. انطباق خوب نتایج نشان از دقت مناسب مدل جدید دارد. بطور خاص، جذر متوسط مربعات نوسان‌های سرعت در جهت اصلی جریان با دقت بسیار بیشتری نسبت به مدل‌های قبلی پیش‌ بینی شده است. دیگر کمیت‌های آماری نیز با دقت مناسبی محاسبه شده‌اند. این مدل همه ویژگی‌های جریان کاهش درگ یافته به کمک میکروفیبر را پیش‌ بینی می‌کند.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

A new algebraic model based on the velocity correlation tensor for DNS of turbulent drag reduction by microfiber additives

نویسندگان English

Amin Moosaie 1
Kourosh Goudarzi 2
Jalil Abbasi 3
1 Department of Mechanical Engineering Engineering Faculty Yasouj University
2 Faculty member Yasouj University
3 Yasouj University
چکیده English

In this paper, a new algebraic closure model for the DNS of turbulent drag reduction in a channel flow using microfiber additives is presented. This model is an extension of an existing model and cures some the shortcomings of the old model. In the proposed model, using the velocity correlation tensor in the modeling process, more physical conditions of the flow field are taken into account. With this, some of the shortcomings of other models are cured. The proposed model is used to directly simulate turbulent drag reduction in a horizontal channel flow under the action of a constant pressure gradient. For this purpose, time-dependent, three-dimensional Navier-Stokes equations for the incompressible flow of a non-Newtonian fluid are numerically solved. Statistical quantities of obtained by the new model are compared with the results of previous simulations. The good agreement between the results demonstrates the proper accuracy of the new model. Especially, the root-mean-square of velocity fluctuations in the streamwise direction is predicted with high accuracy as compared to previous models. Other statistical quantities are also computed with appropriate accuracy. This model is capable of prediction all properties of a microfiber-induced drag-reduced flow.

کلیدواژه‌ها English

Turbulent Channel Flow
Drag Reduction
algebraic closure model
Direct Numerical Simulation
velocity correlation tensor