بررسی عددی اثر روشهای مختلف آشفته سازی بر مشخصه های جریان لایه مرزی آشفته

در این تحقیق، اثر استفاده از دو روش متفاوت آشفته سازی شامل مرز ورودی لاند و آشفته سازی توسط تریپ، بر مشخصه های جریان لایه مرزی روی صفحه تخت، مورد مطالعه قرار گرفته است. شبیه سازی ناپایای جریان با استفاده از رهیافت شبیه سازی گردابه های بزرگ و ضریب محلی اسماگورینسکی دینامیکی در نرم افزار اوپنفوم انجام شده است. صحت و دقت روش عددی به کار گرفته شده، با استفاده از نتایج حل تحلیلی و عددی مستقیم، اعتبارسنجی شده است. انحراف ضریب اصطکاک پوستهای و ضخامت مومنتوم از نتایج تحلیلی، در مدل مرز ورودی لاند، به ترتیب کمتر از %5 و %1، و در مدل آشفته سازی توسط تریپ، %13 و %25 است. همچنین درحالیکه روند تغییر ضخامتهای انتگرالی، پروفیلهای سرعت متوسط و نوسانی، تنش برشی رینولدز، ضریب شکل و ضریب اصطکاک پوسته ای در مدل مرز ورودی لاند انطباق مناسبی با نتایج حل عددی مستقیم دارد، ناهمخوانی نتایج در مدل آشفته سازی توسط تریپ کاملا مشهود است.با توجه به نتایج، ماهیت بازمقیاسی روش لاند در آشفته سازی جریان، سبب توسعه لایه مرزی آشفته استاندارد در تمام سطح مدل شده است. از طرفی، روش آشفتهسازی توسط تریپ، با ایجاد اغتشاشات تصادفی، ضمن حذف ناحیه گذار، سبب ایجاد جریان لایه مرزی آشفته شده، ولیکن حذف اثر اغتشاشات تصادفی، ناحیه برگشتی و لایه برشی حاصل از وجود تریپ، مستلزم افزایش طول میدان حل است. نتایج این تحقیق نشان میدهد که مدل مرز ورودی آشفته لاند نسبت به روش آشفته سازی جریان توسط تریپ، در شبیه سازی با رهیافت شبیه سازی گردابه های بزرگ، مناسبتر و در کاهش هزینه محاسبات کاملاموثر است .

Keywords:

لایه مرزی آشفته , رهیافت شبیه سازی گردابه های بزرگ , مرز ورودی لاند , تریپ