واسنجی مدل اسماگورینسکی جهت شبیه سازی جریان درون حفره و مقایسه نتایج در شبکه های متمرکز و جابجا شده

Abstract

در این مقاله، جریان سیال درون حفره به صورت دو بعدی شبیه­سازی شده است. به منظور مدل نمودن اثرات آشفتگی از روش شبیه­سازی گردابه­های بزرگ و برای در نظر گرفتن اثرات زیر شبکه­ای گردابه­های کوچک، از مدل زیر شبکه اسماگورینسکی استفاده شده است. در این روش، ضریب اسماگورینسکی مقدار ثابتی بوده که می­بایست به صورت تجربی مشخص شود. مقادیر پیشنهادی توسط سایر محققین در محدوده [0.065-0.25] است. در این تحقیق، شبکه های متمرکز و جابجا شده در تحلیل جریان درون حفره مورد استفاده قرار گرفته و نتایج برای مقادیر مختلف ضریب اسماگورینسکی با یکدیگر مقایسه شد. همچنین توزیع سرعت در قسمت های مختلف حفره مورد بررسی قرار گرفت. مقایسه نتایج عددی نشان می­دهد، مدلهای تهیه شده در این تحقیق با منظور نمودن ضریب اسماگورینسکی در بازه [0.5-0.7] با دقت خوبی قادر به شبیه سازی اینگونه مسائل هستند. همچنین استفاده از شبکه جابجا شده در مقایسه با شبکه متمرکز، به نتایج دقیق­تری منجر می­شود. با افزایش عدد رینولدز، گرادیان سرعت افقی و قائم در محل دیواره افزایش و در قسمت میانی حفره کاهش می­یابد. همچنین شبکه­های متمرکز و جابجا شده در اعداد رینولدز پائین نتایج نسبتاً یکسانی در پیش­بینی سرعت افقی و قائم در مرکز حفره ارائه می­نمایند. اما با افزایش عدد رینولدز، نتایج به دست آمده توسط شبکه جابجا شده از دقت بیشتری برخوردار بوده و نیز گرادیان سرعت افقی و قائم در شبکه متمرکز کمتر از مقادیر پیش بینی شده توسط شبکه جابجا شده است.