مقایسه مدل های زیرشبکه اغتشاشی برای مدل سازی آتش استخری بزرگ مقیاس به روش شبیه سازی گردابه های بزرگ

در این مقاله، مدل های زیرشبکه اسماگورینسکی و یک معادله ای ساده در روش شبیه سازی گردابه های بزرگ برای مدل سازی آتش استخری، در مقیاس بزرگ مقایسه شده اند. شبیه سازی برای آتش استخری متان با قطر سوخت ورودی یک متر و حرارت آزاد شده ۰۷/۲ مگاوات صورت گرفته است. بر اساس مدل کسر مخلوط و واکنش تک مرحله ای، تغییرات لحظهای سرعت عمودی و متوسط سرعتهای عمودی، افقی و انرژی جنبشی اغتشاشی محاسبه و با مقادیر تجربی موجود مقایسه شده اند. مدل یک معادله ای و اسماگورینسکی، میزان تغییرات سرعت عمودی را به ترتیب با ۷ و ۱۲ درصد اختلاف نسبت به نتایج تجربی، تخمین میزنند. مدل یک معادله ای به دلیل حل معادله اضافی انرژی جنبشی، حدود ۱۶ درصد بیشتر از مدل اسماگورینسکی زمان حل دارد. هر دو مدل مقادیر متوسط سرعت عمودی و افقی را با دقت قابل قبولی برآورد میکنند. اختلاف مدل یک معادله ای در تخمین سرعت افقی و عمودی با مدل اسماگورینسکی در حدود ۴ و ۵ درصد است. در مواردی که رفتار نوسانی جریان مورد نظر باشد، مدل یک معادله ای مناسبتر است، اما در مواردی که مقادیر متوسط جریان اهمیت دارد، گرچه مدل یک معادله ای دقت بالاتری در بیشتر نقاط میدان حل ارائه میدهد، ولی به دلیل افزایش زمان محاسباتی، استفاده از مدل اسماگورینسکی قابل قبول است.

Keywords:

Pool fire , Large eddy simulation , One-equation SGS model , Smagorinsky SGS model , آتش استخری , شبیه سازی گردابه های بزرگ , مدل زیرشبکه اسماگورینسکی , مدل زیرشبکه تک معادله ای.