توسعه یک رهیافت بالادست ضمنی مبتنی بر فیزیک جریان برای روش حجم محدود مرکزسلولی

Abstract

کار اصلی در روش‌های حجم محدود، تخمین صحیح مقادیر روی سطوح گذرنده شارها براساس مقادیر محاسبه‌شده در گره‌ها یا مراکز سلول‌ها است. در این راستا، رهیافت بالادست از کارآمدترین روش‌ها در تخمین مقادیر روی سطوح حجم کنترلی است. رهیافت بالادست با تکنیک‌های متنوع و دقت‌های مناسبی در روش‌های حجم محدود روی انواع شبکه‌های باسازمان و بی‌سازمان توسعه یافته است. در پژوهش حاضر، روش بالادست مبتنی بر فیزیک جریان (PIS) به رهیافت حجم کنترل مرکزسلولی با یک حلگر ضمنی کوپل توسعه یافته و نتایج آن با روش‌های اختلاف نمایی (EDS) و اختلاف بالادست مورب (SUDS) در جریان حفره برای اعداد رینولدز 400 تا 10000 و جریان گذرنده از روی پله در عدد رینولدز 800 مقایسه شده است. نتایج نشان‌دهنده اختلاف قابل ملاحظه روش EDS با مراجع، بویژه برای جریان حفره در اعداد رینولدز بالا است که علت آن تشدید پخش کاذب در اثر بالا رفتن عدد رینولدز و ناهم‌راستایی خطوط جریان و شبکه است. مقایسه نتایج دو روش SUDS و PIS نیز نشان از نزدیکی نتایج این دو روش در جریان روی پله و اختلاف قابل توجه آن‌ها در جریان درون حفره دارد. اختلاف نتایج روش SUDS در جریان حفره را می‌توان به تأثیرناپذیری این روش از اختلاف فشار بین نقاط سطح سلول و بالادست ارتباط داد که در جریان‌هایی با فیزیک حاکم گردابه‌ای بسیار اهمیت دارد. در مقابل، روش PIS با از طریق یک معادله مومنتوم در راستای خط جریان، توانسته است نتایج خوبی از نظر تسخیر ساختارهای گردابه‌ای جریان و تطابق با نتایج مراجع به‌دست آورد.