تعیین ساختار ورتکس ها در جریان جت آزاد کنار دیوار

جریان های جت آزاد از جمله جریان های برشی هستند که در رشته های مختلف مهندسی همچون تزریق سوخت مایع، نشت گاز و توربین های پلتون دیده می شود. ماهیت آشفته این جریان منجر شده است که ساختار جریان به شدت وابسته به پارامترهای توربولانسی باشد. در مقاله حاضر با استفاده از روش های عددی، جریان جت کنار دیوار به صورت ناپایا شبیه سازی شده است. سرعت جت گازی خروجی برابر با 50m/s و قطر آن 0/2m در نظر گرفته شده است. شبیه سازی های عددی با گام زمانی 0/1ms در المان هایی به طول 25mm انجام گرفته است. محدوده حل، فضای مستطیلی به ابعاد 4×8 m2 و مدت زمان حل عددی 8s بوده است. نتایج حل عددی نشان می دهد که جریان برشی خروجی منجر به افزایش شدید پارامترهای توربولانسی در محیط شده و مقدار ورتیسیته تا ω=600s-1 نیز افزایش خواهد یافت. همچنین با بررسی رفتار خطوط جریان می توان لایه گردابه ای ایجاد شده بین دیواره قائم و سطح زمین را بخوبی مشاهده نمود. در این ناحیه، سیال مابین دیوارهای صلب و جریان برشی قرار گرفته و گردابه های آشفته به صورت تقریبا پایا ایجاد خواهد شد.

Keywords:

جت آزاد , ورتیسیته , خطوط جریان , دینامیک سیالات محاسباتی