بررسی قابلیت مدل های توربولانسی RANS در شبیه سازی جریان هوا در ناحیه جدایش انتهای یک خودرو

در این مقاله جریان هوای آشفته حول یک طرح ساده شده یک خودرو با سرعت بالا به صورت عددی با استفاده از روش حجم محدود و چهار مدل توربولانسی RANS شامل k-ω SST ، k-ε RNG ، Spalart-Almaras و Launder and Sharma و همچنین، تاثیر استفاده از تابع دیواره بر نتایج نیز بررسی شده است. به منظور شبیه سازی عددی از کد متن باز OpenFOAM ۶.۰ استفاده و نتایج با داده های حاصل از نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده است. در این مقاله، میدان سرعت متوسط در جهت جریان و جهت عمود بر جریان با استفاده از مدل های مختلف آشفتگی در دو ناحیه نزدیک دیواره و دور از دیواره در ناحیه جدایش پشت خودرو در ۱۰ مقطع مختلف مورد بررسی قرار گرفته و با نتایج تجربی موجود مقایسه شده است. در ادامه، نقاط ضعف و قوت هر یک از مدل ها بررسی و میزانخطای تخمین میدان سرعت ها نسبت به داده های آزمایشگاهی محاسبه شده است. نتایج شبیه سازی های عددی نشان می دهد که در ناحیه نزدیک دیواره مدل SST k-ω بهترین شبیه سازی را برای مولفهافقی سرعت داشته ۲۱ % خطا در حالیکه مدل k-ε RNG با اینکه خطای تخمین را برای مولفه افقی کمی بیشتر نشان داده است ( ۲۴% ) اما مولفه عمودی سرعت را در این ناحیه بهتر تخمین زدهاست. از طرفی مدل k-ε RNG در ناحیه کمی دورتر از دیواره میدان سرعت را با خطای ۱۳ % برای میدان افقی سرعت و ۱۲ % برای مولفه عمودی سرعت تخمین زده است که بهترین پیش بینی نسبتبه همه مدل هاست. علت این امر در توانایی این مدل در شبیه سازی جریان برگشتی و جدایش است.

Keywords:

مدل توربولانسی , خودروی سریع , تابع دوواره , روش حجم محدود , شبیه سازی جریان توربولانسی