حل جریان حول استوانه چرخان با استفاده از روش تلفیقی گردابه تصادفی- ترکیب المانها

جریان غیر دائم و گذرا حول یک استوانه چرخان به صورت یک روش تلفیقی عددی در Re=1000 شبیه سازی شده است.برای شبیه سازی عددی از روش گردابه های تصادفی- ترکیب المانها که یک روش لاگرانژی خالص است، استفاده شده است، در این روش بدون شبکه، میدان چرخشی به تعدادی گردابۀ عددی )ذرات مادی( منفصل می گردد. سپس، تغییرات میدان چرخشی ناشی از این گردابه ها در هندسه مورد نظر با تعقیب این ذرات، در یک دیدگاه لاگرانژی، تحت اثر دو مکانیزم جا بجایی و نفوذ در هر گام زمانی بیان می شود. به منظور ارضاء شرط مرزی سرعت صفر بر روی جداره های جامد از روش تصاویر و برای ارضاء شرط سرعت مماسی صفر بر روی مرز، گردابه صفحه ای تولید میشود. همچنین از یک روش ترکیب المانهای جدید نسبت به کارهای قبلی استفاده شده که هوشمندی در انتخاب شعاع ترکیب با توجه به موقعیت المانها می باشد، در این روش ترکیب، با توجه به موقعیت المانها یک شعاع ترکیب به طور اتوماتیک تعیین می شود و برخی المان های گردابه ای که دارای شرایط خاصی می باشند با یکدیگر ترکیب شده و یک المان با مشخصات جدید جایگزین المان های اولیه می گردد که تأثیر المان های قبل از ترکیب را دارا می باشد. در این مقاله کارآیی این روش از نظر دقت و زمان محاسبات در مقایسه با روش گردابه تصادفی متداول مورد ارزیابی قرار می گیرد، مقایسه نتایج بدست آمده با نتایج سایر محققان دلالت بر دقت بالای این روش عددی جدید دارد. تاثیر دامنه و فرکانس تحریکهای مختلف بر روی شکل گیری ساختارهای گردابه ای مطالعه شده، همچنین برای مقایسه ضرایب برآ و پسا نیز بررسی گشته اند.

Keywords:

جریان آشفته , روش گردابه تصادفی , ترکیب المانهای گردابهای , استوانه چرخان , الگوریتم FFT