شبیه‌سازی عددی پدیده گذار داخلی با استفاده از مدل اصلاح شده γ-Reθ

Abstract

شبیه‌سازی عددی پدیده گذار یکی از چالش‌ها در شبیه‌سازی جریان‌های آشفته در هر دو نوع از جریان‌های داخلی و خارجی است. در مطالعه حاضر، ضرایب مدل گذار چهار معادله‌ای γ-Reθ بر اساس فیزیک گذار در جریان داخلی به نحوی اصلاح می‌شود که طول ورودی در جریان داخلی بدرستی پیش‌بینی شود. برای اعتبارسنجی، جریان داخلی در شش هندسه متفاوت شبیه‌سازی شد تا جامعیت مدل در پیش‌بینی پدیده گذار در فیزیک‌های مختلف مشخص شود. جریان درون مجرای سه بعدی، دو لوله متقارن محوری، یک لوله تنگ شونده-بازشونده، دو صفحه موازی و پله معکوس در محدوده‌ اعداد رینولدز 103×2 تا 105×3 شبیه‌سازی گردید. متغیرهای جریان نظیر سرعت متوسط، ضریب اصطکاک پوسته‌ای، ضریب اصطکاک در ناحیه توسعه یافته و طول بازچسبانی با نتایج تجربی، تئوری و نتایج حاصل از شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ مقایسه شد. با مقایسه نتایج سرعت متوسط با روابط نیمه تجربی و داده‌های تجربی، مشاهده شد که مدل اصلاح شده توانایی تخمین مناسبی از طول ورودی در جریان داخلی را در مقایسه با داده‌های تجربی دارد. علاوه‌براین، مقدار خطا در پیش‌بینی ضریب اصطکاک در ناحیه توسعه یافته و طول بازچسبانی با استفاده از ضرایب اصلاح شده به ترتیب بیش از 7/6 و 26/7درصد در مقایسه با مدل‌های پیشین کاهش یافت.