تحلیل دقت مدل‌های مختلف k-ε غیرخطی در پیش‌بینی میدان جریان و پراکندگی آلاینده‌ها در اطراف یک ساختمان مدل

Abstract

در مقاله حاضر، قابلیت مدل‌های مختلف k–ε غیرخطی برای پیش‌بینی میدان جریان و پراکندگی آلاینده‌ها در اطراف یک ساختمان مدل مکعبی¬شکل به همراه دودکش واقع در مرکز سقف آن در داخل لایه مرزی آشفته بررسی شد. یک مدل غیرخطی مربعی که توسط نیسیزیما و یوشیزاوا پیشنهاد گردید و دو مدل غیرخطی مکعبی که توسط لین و همکاران و ارهارد و موسیوپولاس ارائه شد، با نتایج مدل k–ε استاندارد و نتایج تجربی موجود مقایسه شدند. تمامی محاسبات انجام شده با استفاده از توسعه برنامه-نویسی شی‌گراء C++ در بسته نرم افزاری اپن‌فوم انجام گرفت که شامل برنامه‌هایی برای حل‌کننده¬های حجم محدود می‌باشد. برای میدان جریان، مدل k–ε استاندارد به دلیل اینکه قادر به بازتولید جریان برگشتی بر روی سقف ساختمان مدل نیست نتایج نامطلوبی را پیش¬بینی کرد. در مقابل، مدل‌های غیرخطی به دلیل توانایی در پیش‌بینی تنش‌های غیرایزوتروپی، نشان دادند که تنش‌های رینولدز در جهت جریان بر روی سقف غالب هستند. مدل‌های غیرخطی به دلیل داشتن جمله¬های مربعی و مکعبی قادر بودند میدان غلظت را بهتر از مدل k–ε استاندارد پیش‌بینی نمایند. مدل مکعبی ارهارد از میان مدل‌های آشفتگی بررسی شده، بهترین توافق را با نتایج تجربی نشان داد. همچنین همه مدل‌های مورد مطالعه پخش میدان غلظت را کمتر از نتایج تجربی پیش¬بینی کردند، ولی نشان داده شده است که مدل‌های غیرخطی این اختلاف را کاهش می¬دهند.