---

در این تحقیق کاربرد مدل‌های زیر‌شبکه اسماگورینسکی و دینامیکی موضعی در روش شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ مطالعه می‌شود. در مدل‌سازی مقیاس‌ کوچک، به تعیین ضریب اسماگورینسکی نیاز است که در مدل اسماگورینسکی مقدار ثابتی بوده و به‌صورت تجربی انتخاب می‌شود. برخی مدل‌های دینامیکی در راستای تخمین بهتر این ضریب توسعه یافته‌اند که مستلزم اعمال فیلتر عددی هستند. فیلتر مورد استفاده در متوسط‌گیری مکانی در این تحقیق، فیلتر گاوسی است. روش عددی، حجم محدود است و از الگوریتم سیمپل برای برآورد جمله فشار استفاده شده. برای کاهش بار محاسباتی با هدف انجام در کامپیوترهای شخصی، عدد رینولدز طوری انتخاب شده که جریان سیال را بتوان دوبعدی فرض کرد. مقایسه با نتایج آزمایشگاهی که عدد رینولدز آن در همین محدوده قرار دارد، بیانگر دقت بالای روش و مدل مورد استفاده است. بررسی‌های انجام شده نشان می‌دهد که گرچه مدل دینامیکی موضعی به‌دلیل محاسبه ضریب اسماگورینسکی برای هر نقطه، هزینه محاسباتی بیشتری دارد، اما به‌دلیل دقت بالاتر و استفاده از شبکه‌بندی بزرگ‌تر، هزینه محاسبات اضافی را می‌توان جبران کرد.

---

در مقاله‌ی حاضر جریان آشفته خنک‌کاری لایه‌ای بر روی لبه جلویی پره توربین مدل توسط دو نگرش طول مقیاس حل شونده در مدل‌سازی جریان آشفته مورد مطالعه و تحلیل قرار می‌گیرد. در نگرش اول از رهیافت شبیه‌سازی گردابه‌های جدا شده (DES) بر پایه‌ی مدل اسپالارت-آلماراز و در نگرش دوم از رهیافت شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ (LES) استفاده می‌گردد. نتایج به‌دست آمده حاکی از آن است که رهیافت DES به دلیل ذات ترکیبی آن و استفاده از مدل RANS در نزدیک دیواره، نوسانات در راستای عرضی جریان در داخل لوله خنک‌کننده را کمتر پیش‌بینی می‌کند. در نتیجه، جریان خنک‌کننده با آشفتگی کمتری وارد جریان اصلی می‌گردد. همچنین در نزدیک دیواره رهیافت DES توزیع عرضی انرژی جنبشی آشفته را کمتر و مقدار شار حرارتی آشفته را بیشتر پیش بینی می‌نماید. بنابراین، اثر بخشی آدیاباتیک بر روی لبه جلویی پره توربین در رهیافت DES نسبت به رهیافت LES و نتایج تجربی کمتر پیش‌بینی می‌شود. علاوه بر این، نتایج حاکی از آن است که اختلاط بین جت خنک‌کننده و سیال داغ جریان اصلی در رهیافت DES در مقایسه با رهیافت LES کمتر تخمین زده می‌شود. در مجموع می‌توان این گونه استنباط کرد که اگر چه رهیافت DES در ناحیه دور از دیواره نتایج قابل قبولی را ارائه می‌نماید، اما در نزدیک دیواره در پیش بینی صحیح مشخصات توربولانسی جریان با مشکل مواجه است. علاوه بر این مزیت اصلی رهیافت DES در مقایسه با رهیافت LES کاهش ۴۰ درصدی هزینه‌ی محاسباتی آن در این کاربرد می‌باشد که می‌تواند استفاده از این روش را توجیه نماید.

---

توربین‌های بادی، از سازه‌های پیچیده در مبحث شبیه‌سازی عددی جریان می‌باشند. از سوی دیگر، گسترش روزافزون کاربرد انرژی بادی در جهان، منجر به ایجاد تقاضا برای به‌کارگیری مدل‌های دقیق‌تر و با کارایی بیشتر برای شبیه‌سازی توربین‌ها ‌شده‌است. پسبادهای به‌وجود آمده توسط توربین بادی تأثیر قابل‌توجهی بر کاهش توان-خروجی و ایجاد پدیده خستگی در پره‌ها دارند و بنابراین، مطالعه آن‌ها از اهمیت زیادی برخوردار است. روش خط عملگر، یکی از دقیق‌ترین مدل‌ها جهت تحلیل میدان جریان و پسبادهای جریان آشفته می‌باشد که نیاز به حل جریان در داخل لایه‌مرزی ندارد و به همین دلیل نسبت به مدل روتور کامل کارایی بیشتری دارد. در این روش می‌توان با دقت بالایی به مدل‌سازی اثرات یک توربین در جریان باد بدون نیاز به ساخت مدل هندسی از روتور توربین و فقط با استفاده از پارامترهای توربین پرداخت. در این مقاله، با پیاده‌سازی روش خط عملگر در نرم‌افزار اپن‌فوم و نیز با استفاده از روشی نوین جهت توزیع نیروی اعمالی بر خطوط عملگر، مدل‌سازی توربین بادی آزمون مکزیکو انجام‌ شده ‌است. همچنین به‌منظور تحلیل میدان جریان اطراف توربین، از روش شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ استفاده شده است. شبیه‌سازی برای دو حالت مختلف شامل حالت شرایط طراحی و حالت واماندگی صورت گرفت. نتایج حاصل از شبیه‌سازی و تخمین پسبادها و پارامترهای عملکردی توربین، با داده‌های آزمون تجربی مقایسه و همگرایی خوبی مشاهده شد. نتایج پارامترهای عملکردی حالت واماندگی در توافق بهتری با داده‌های تجربی بودند به‌طوری‌که نیروی رانش با ۸,۵ درصد و گشتاور و توان خروجی توربین به ترتیب با ۲.۸ و ۲.۴ درصد اختلاف، پیش‌بینی شدند.

---

در این مقاله شبیه‌سازی جریان در گذرگاه بین پره‌ا‌ی یک فن زیرصوتی با ایجاد تغییراتی در هندسه ایرفویل پره، در شرایط نزدیک به رخداد استال گردشی، به روش عددی بررسی شده است. الزامات شبیه‌سازی جریان با هدف آشکارسازی طیف آشفتگی در جریان اطراف پره، بررسی شده است. با توجه به شروع بسیاری از ناپایداری‌های آیرودینامیکی از لبه حمله پره و تاثیر هندسه این قسمت در شکل گیری نوع و شدت ناپایداری‌ها، هدف این پژوهش، بررسی اثرات تغییر در شعاع نوک ایرفویل پره‌ی فن در رخداد پدیده‌های جریانی با مقیاس‌های مختلف اعداد موج است. حل عددی میدان جریان به روش‌های مختلف مدل‌سازی و شبیه‌سازی عددی آشفتگی انجام شده و توانمندی روش‌های گوناگون در آشکارسازی پدیده‌های جریان مشخص شده است. ایرفویل به کار رفته در هندسه‌ی پره در پژوهش‌های پیشین، از سری NACA-۶۵ استاندارد است، که در این پژوهش با %۵۰ تغییر شعاع لبه حمله‌، تاثیر هندسه‌ی پره بر ساختار جریان بررسی شده است. همچنین الزامات شبکه در شبیه‌سازی عددی به طور ویژه بررسی شده و پیشنهادهایی برای استفاده در فرآیندهای شبیه‌سازی آیروالاستیسیته ارائه شده است. در کار حاضر، سطح دقت و قابلیت اتکا به نتایج به دست آمده با روش شبیه-سازی گردابه‌های بزرگ، با بررسی طیف انرژی و تخمین میزان انرژی آشکار شده مورد توجه قرار گرفته است. نتایج نشان‌دهنده‌ی اثر گذاری دقت حل و تراکم شبکه به طور خاص بر پدیده‌های مقیاس کوچک و طیف جریان است. همچنین تغییر در هندسه پره، بر توزیع طیفی انرژی میان پدیده‌های مقیاس کوچک، اثر قابل توجهی داشته است.

---

کاربرد دینامیک سیالات محاسباتی به‌منظور ارزیابی عددی آثار باد بر ساختمان‌های بلند با توجه به افزایش توان محاسباتی رایانه‌ها در سال‌های اخیر در حال توسعه است. با توجه به ریزش‌های گردبادی پیرامون ساختمان‌های انعطاف‌پذیر، لاغر و بلند ناشی از جریان باد با اعداد رینولدز نسبتاً بالا، بررسی رفتار آئروالاستیک ساختمان‌های بلند امری ضروری است. در این مقاله، جریان آشفته باد با ۴ سرعت متفاوت پیرامون ساختمان بلند استاندارد CAARC به‌صورت عددی شبیه‌سازی شده است. از مدل شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ برای لحاظ اثر آشفتگی در حل معادلات جریان استفاده شده و پاسخ ساختمان‌های بلند به نیروهای حاصل از باد با حل معادله دیفرانسیل حرکت تعیین شده است. به‌منظور انتقال داده‌ها بین دو حوزه حل سیالاتی و سازه‌ای در هر گام زمانی، از روش کوپل‌شدگی دوطرفه استفاده شده‌ است. طبق نتایج حاصل از شبیه‌سازی عددی، ضرایب فشار، خطوط جریان و میدان فشار لحظه‌ای پیرامون ساختمان بلند مطابقت خوبی با مشخصه‌های متداول جریان پیرامون اجسام هوابند دارد. سرعت بحرانی متناظر با پدیده قفل‌شدگی در این مساله با استفاده از عدد استروهال، برابر با ۱۰۰متر بر ثانیه محاسبه شده است. همچنین تاریخچه زمانی جابه‌جایی بام ساختمان در جهت باد و عمود بر امتداد آن به‌ازای سرعت‌های متفاوت وزش باد استخراج شده و به‌ترتیب میانگین و انحراف‌معیار آنها محاسبه شده است. افزایش مداوم دامنه نوسان‌های عرضی ساختمان تحت وزش باد با سرعت ۱۰۰متر بر ثانیه مشاهده شده است. این نکته بیانگر کارآیی و قابلیت فرآیند عددی حاضر در تشخیص ناپایداری آئروالاستیک به‌ازای سرعت پیش‌بینی‌شده است.
 

---

---