چکیده

جریان آشفته یکی از پیچیده ترین پدیدههای موجود در طبیعت است. به همین خاطر بررسی جریانهای آشفته بسیار مورد توجه محققان بوده و فعالیتهای فراوانی در این خصوص صورت گرفته است. یکی از شاخصترین جریانهای آشفته، جریان آشفته عبوری از روی اجسام توپی شکل میباشد که به دلیل ماهیت پیچیده آن همواره مورد توجه بوده است. روشهای عددی و مدل سازیهای مختلفی برای حل این جریان ارائه شده است. یکی از این روشها، روش شبیهسازی گردابه های بزرگ میباشد که با توجه به نتایج دقیق آن، یک روش بسیار مناسب برای حل اینگونه مسائل جریان به شمار میرود.

در این تحقیق، جریان ناپایدار عبوری از روی یک استوانه مدور چرخان در محدوده اعداد رینولدز 3900 تا 10000 مورد بررسی قرار گرفته است. در این محدوده، جریان در ناحیه زیر بحرانی قرار دارد که در آن جریان در پشت استوانه کاملا آشفته است ولی در لایه مرزی روی استوانه جریان آرام میباشد. ابتدا جریان روی استوانه ثابت (غیر چرخان) با استفاده از دو مدل مقیاس زیر شبکهای یعنی مدلهای اسماگورینسکی و دینامیکی حل شد. با مقایسه نتایج با نتایج تجربی مشاهده شد که مدل اسماگورینسکی دارای دقت بیشتری است. پس از آن جریان عبوری از روی استوانه مدور چرخان بررسی شد. نرخ چرخش از 0 تا 2 متغیر بود. معادلات جریان برای یک زمان بی بعد نسبتا طولانی حل شد و برای حل تنشهای پسماند از مدل مقیاس زیر شبکهای اسماگورینسکی با ثابت 1/0 استفاده شد. تغییرات ضرایب برآ و پسا و ساختار گردابههای تشکیل شده در پشت استوانه برای نرخ-های چرخش مختلف مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش نرخ چرخش، ضریب پسا کاهش و قدر مطلق ضریب برآ افزایش یافته و موقعیت نقاط جدایش و سکون تغییر میکند. همچنین با افزایش عدد رینولدز، ضریب پسا و قدر مطلق ضریب برآ کاهش مییابد. نتایج بدست آمده با نتایج سایر شبیه سازیهای انجام شده و همچنین نتایج تجربی مقایسه شده است.

کلمات کلیدی: جریان ناپایدار، استوانه مدور چرخان، شبیه سازی گردابه های بزرگ، مدل اسماگورینسکی

اعمال فیلتر جعبه

اعمال فیلتر جعبه

فهرست مطالب

چکیده ………………………………………………………………………………………………………………………….. د

فهرست مطالب……………………………………………………………………………………………………………… ه

فهرست جداول………………………………………………………………………………………………………………  ز

فهرست شکل ها ………………………………………………………………………………………………………….. ح

فصل اول : مقدمه 

1-1 مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………  2

آشفتگی پدیده ایست که به طور گستردهای در طبیعت رخ میدهد. در جریان آشفته، طول های مشخصه متفاوتی وجود دارد. این طولهای مشخصه نماینده مقیاسهای گردابههای جریان میباشند. دانشمندان بر این باورند که مقیاسهای بزرگ، انرژی خود را از جریان اصلی دریافت میکنند و با تحویل این انرژی به مقیاسهای کوچکتر، خود نیز به مقیاسهای کوچکتری تبدیل میشوند و در نهایت از بین میروند. این پدیده را آبشار انرژی مینامند.

ابتدایی ترین نظریه شبیه سازی گردابه های بزرگ از این حقیقت ناشی میشود که مقیاسهای کوچک، صرف نظر از نوع جریان و شرایط مرزی، رفتاری ایزوتروپیک از خود نشان میدهند. بنابراین به حل مقیاسهای بزرگ پرداخته و مقیاسهای کوچک را مدل میکنیم که به این مقیاسهای کوچک، مقیاسهای زیر شبکه ای  میگویند که در بخشهای بعدی توضیحاتی در مورد آن ارائه داده خواهد شد.

تاریخ LES در سال 1960 با مدل معروف اسماگورینسکی شروع شد. آشنایی با LES به دلیل وجود نداشتن یک چارچوب تئوری قابل قبول و به صورت یکپارچه و جهانی امریست مشکل. باید به خاطر داشته باشیم که اولین محاسبات LESدر سال 1960 انجام گرفت. اما نخستین معادلات حاکم در دستگاههای مختصات متعارف نظیر کارتزین، استوانهای  و کروی در سال 1995 منتشر شده است.

دلایل زیادی مبنی بر عدم وجود یک چارچوب یکپارچه برای LES میتوان ذکر کرد. در میان این دلایل این حقیقت که LES بر روی تقاطع میان مدل کردن فیزیکی و تحلیل عددی ایستاده است از اهمیت ویژهای برخوردار است چرا که تعاملات کاملا موفق میان فیزیکدانها ، ریاضیدانها و افراد تجربی به ثبت رسیده در سی سال اخیر بسیار اندک است. اگر چه هر سه گروه فعالیتهای ارزشمندی را انجام دادهاند اما به تنهایی هنوز موفق به ایجاد یک چارچوب تئوری کامل برای این روش نشدهاند.

دلیل دیگر قابل ذکر وجود تعداد بسیار زیاد مدلهای فیزیکی برای مدلهای زیر شبکهای می باشد. بیشتر آنها توسط خالقان آن مدلها مورد استفاده قرار گرفته اند و تنها در تعداد کمی از مسائل به کار برده میشوند.

سوالی که ممکن است مطرح شود آن است که بهترین مدل برای LESکدام است؟

برای جواب به این سوال باید بگوییم که مقایسههای جدی و گستردهای تا به حال صورت نپذیرفته است. معیار انتخاب بهترین مدل، برای افراد مختلف متفاوت است. لذا این سوال امروزه قابل پاسخ نیست. اما میتوان بر روی بازدهی مدلهای مختلف برروی مسائل بحث نمود.

فرض کنید برای حل مسئلهای میخواهیم از روش شبیه سازی عددی مستقیم استفاده کنیم اما شبکه مورد نیاز برای محاسبه از ظرفیت محاسباتی کامپیوترهای حال حاضر تجاوز میکند. به ناچار میبایستی از شبکهای بازتر استفاده کنیم این شبکه جدید قادر به حل گردابههای بزرگ در جریان میباشد اما گردابههای کوچکتر از سلولها را نمیتواند حل نماید. از دیدگاه فیزیکی، بین تمامی مقیاسها تعامل و اثر متقابل وجود دارد لذا بدون در نظر گرفتن تاثیر مقیاسهای کوچک بر روی مقیاسهای بزرگ، نتایج به دست آمده برای مقیاسهای بزرگ در حالت کلی اشتباه خواهد بود. برای در نظر گرفتن تعاملات میان مقیاسهای کوچک و بزرگ بر روی یکدیگر به تعریف مدلهای زیر شبکهای که در مورد آن بیشتر توضیح داده خواهد شد میپردازیم. تحلیل مقیاسهای بزرگ جریان و مدل کردن مقیاسهای کوچک به وسیله مدلهای زیر شبکهای مزیت روش LES در مقایسه با روشهایی مبتنی بر معادلات ناویراستوکس رینولدز میانگین میباشد. اما ما نیاز به وسیلهای برای تمیز دادن میان مقیاسهای کوچک و بزرگ داریم. جدایی میان مقیاسهای کوچک و بزرگ در محدوده اینرسی که در شکل 1-1 نمایش داده شده است انجام میگیرد [1].

1-2-  فیلتر کردن و میانگین گیری زمانی  ……………………………………………………………………………….  4

1-3-  فیلتر کردن در LES  ………………………………………ا………………………………………………………..  5

1-3- 1- فیلتر جعبه  ……………………………………………………………………………………………………….  7

1-3- 2- فیلتر گوسی  …………………………………………………………………………………………………….  8

1-3- 3- فیلتر برش  ……………………………………………………………………………………………………….  10

1-4-  معادلات حاکم فیلتر کردن آنها  …………………………………………………………………………………..  13

1-5-  مدلهای مقیاس زیر شبکه ای …………………………………………………………………………………….  13

1-5- 1- مدل اسماگورینسکی …………………………………………………………………………………………..  14

1-5- 2- مدل دینامیکی  ………………………………………………………………………………………………….  15

بردار های سرعت

بردار های سرعت

فصل دوم : بررسی  تحقیقات انجام شده  

2-1-  مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………  21
‫ﻫﻤﺎن ﻃﻮر ﮐﻪ ﮔﻔﺘﻪ ﺷﺪ، ﺟﺮﯾﺎن آﺷﻔﺘﻪ از ﺟﺮﯾﺎنﻫﺎی راﯾﺞ در ﻃﺒﯿﻌﺖ ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ و ﺑﻪ ﻫﻤﯿﻦ ﺧﺎﻃﺮ در ‫ﻃﯽ ﺳﺎلﻫﺎی ﮔﺬﺷﺘﻪ ﺑﺴﯿﺎر ﻣﻮرد ﺗﻮﺟﻪ ﻣﺤﻘﻘﺎن ﻣﺨﺘﻠﻒ ﺑﻮده و ﻫﺮ ﮐﺪام ﺳﻌﯽ ﻧﻤﻮدهاﻧﺪ ﮐﻪ ﺑﺮﺧﯽ از ‫وﯾﮋﮔﯽﻫﺎ و ﺧﺼﻮﺻﯿﺎت آن را ﺑﺮرﺳﯽ ﻧﻤﺎﯾﻨﺪ. در ﻣﻮرد ﺟﺮﯾﺎن ﻏﯿﺮ ﯾﮑﻨﻮاﺧﺖ ﻋﺒﻮری از روی اﺳﺘﻮاﻧﻪ ‫ﻣﺪور، ﺑﻪ ﺧﺼﻮص در ﻋﺪد رﯾﻨﻮﻟﺪز 3900، ﻧﯿﺰ ﺗﺤﻘﯿﻘﺎت ﻓﺮاواﻧﯽ ﺻﻮرت ﮔﺮﻓﺘﻪ اﺳﺖ. اﻟﺒﺘﻪ ﺑﯿﺸﺘﺮ اﯾﻦ ‫ﺗﺤﻘﯿﻘﺎت ﻣﺮﺑﻮط ﺑﻪ ﺟﺮﯾﺎن اﻃﺮاف اﺳﺘﻮاﻧﻪ ﺳﺎﮐﻦ ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ و در ﻣﻮرد ﺟﺮﯾﺎن آﺷﻔﺘﻪ ﻋﺒﻮری از روی ‫اﺳﺘﻮاﻧﻪ ﭼﺮﺧﺎن ﺗﺤﻘﯿﻘﺎت ﺟﺎﻣﻊ و ﮐﺎﻣﻠﯽ ﺻﻮرت ﻧﮕﺮﻓﺘﻪ اﺳﺖ. ‫در اداﻣﻪ ﺑﺮﺧﯽ از ﺗﺤﻘﯿﻘﺎت اﻧﺠﺎم ﮔﺮﻓﺘﻪ در اﯾﻦ زﻣﯿﻨﻪ را ﻣﻮرد ﺑﺮرﺳﯽ ﻗﺮار داده و ﺧﺼﻮﺻﯿﺎت ﺑﺎرز ‫ﻫﺮ ﮐﺪام را ﺷﺮح ﻣﯽدﻫﯿﻢ.

2-2-  روشهای حل مسأله  …………………………………………………………………………………………….  21

2-3-  بررسی تحقیقات پیشین …………………………………………………………………………………………  22

2-3- 1- تحقیقات انجام شده در مورد جریان عبوری از روی استوانه مدور ساکن  ……………………………….  22

2-3- 2- تحقیقات انجام شده در مورد جریان آرام عبوری از روی استوانه مدور چرخان  …………………………  25

2-3- 3- تحقیقات انجام شده در مورد جریان آشفته عبوری از روی استوانه مدور چرخان………………………  33

2-4-  معرفی تحقیق حاضر  …………………………………………………………………………………………..  37

جاری شدن گردابه ها در پشت استوانه و ایجاد دو ناحیه ناپایداری

جاری شدن گردابه ها در پشت استوانه و ایجاد دو ناحیه ناپایداری

فصل سوم : شبکه محاسباتی و روش عددی 

3-1-  مقدمه  ……………………………………………………………………………………………………………..  39
‫ﺑﺮای ﺣﻞ ﻋﺪدی ﯾﮏ ﻣﺴﺌﻠﻪ، ﻧﯿﺎز ﺑﻪ ﯾﮏ روش ﻣﺤﺎﺳﺒﺎﺗﯽ ﻣﻨﺎﺳﺐ ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ ﮐﻪ ﺑﺎ ﺷﺮاﯾﻂ ﻣﺴﺌﻠﻪ ‫ﺳﺎزﮔﺎر ﺑﻮده و ﺑﺘﻮاﻧﺪ ﺗﻤﺎم وﯾﮋﮔﯽﻫﺎی آن را ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﻧﻤﺎﯾﺪ. اﻣﺮوزه ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﻧﺮم اﻓﺰارﻫﺎی ﻗﺪرﺗﻤﻨﺪ ‫ﻣﯽﺗﻮان ﺑﺴﯿﺎری از ﻣﺴﺎﺋﻞ از ﺟﻤﻠﻪ ﻣﺴﺎﺋﻞ دﺷﻮار و ﭘﯿﭽﯿﺪه را ﺑﻪ راﺣﺘﯽ ﺣﻞ ﻧﻤﻮد. ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ ﺷﺮاﯾﻂ ‫ﻣﺴﺌﻠﻪ و دﻗﺖ ﻣﻮرد ﻧﯿﺎز در ﺣﻞ آن، ﻣﯽﺗﻮان از ﺷﺒﮑﻪﻫﺎی ﻣﺤﺎﺳﺒﺎﺗﯽ ﻣﺨﺘﻠﻔﯽ ﺑﺎ اﺑﻌﺎد و اﻧﺪازهﻫﺎی ‫ﮔﻮﻧﺎﮔﻮن ﺑﻬﺮه ﮔﺮﻓﺖ. در ﻣﻮرد ﺣﻞ ﺟﺮﯾﺎن اﻃﺮاف ﯾﮏ اﺳﺘﻮاﻧﻪ ﻣﺪور ﻧﯿﺰ روشﻫﺎی ﮔﻮﻧﺎﮔﻮﻧﯽ وﺟﻮد دارد ‫ﮐﻪ در ﻓﺼﻞ ﯾﮏ ﺑﻪ اﺧﺘﺼﺎر در ﻣﻮرد آﻧﻬﺎ ﺗﻮﺿﯿﺢ داده ﺷﺪ. ‫اﻧﺘﺨﺎب ﯾﮏ ﺷﺒﮑﻪ ﻣﺤﺎﺳﺒﺎﺗﯽ ﻣﻨﺎﺳﺐ ﺑﺮای ﺣﻞ ﺟﺮﯾﺎن، ﺑﺴﯿﺎر ﻣﻬﻢ ﺑﻮده و ﺗﺎﺛﯿﺮ ﺑﺴﺰاﯾﯽ در دﻗﺖ و ‫ﺻﺤﺖ ﻧﺘﺎﯾﺞ ﺑﺪﺳﺖ آﻣﺪه دارد. در اﯾﻦ ﻓﺼﻞ، در ﻣﻮرد ﻧﺮم اﻓﺰارﻫﺎی اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪه ﺑﺮای ﺗﺤﻘﯿﻖ ﭘﯿﺶ رو ‫و ﻧﺤﻮه اﻧﺘﺨﺎب ﺷﺒﮑﻪ ﻣﺤﺎﺳﺒﺎﺗﯽ ﮐﺎرآﻣﺪ و ﻣﻨﺎﺳﺐ ﺑﺮای ﺣﻞ ﺟﺮﯾﺎن ﻋﺒﻮری از روی اﺳﺘﻮاﻧﻪ ﻣﺪور و ‫ﻫﻤﭽﻨﯿﻦ روش ﻋﺪدی اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪه ﺑﺤﺚ ﺧﻮاﻫﯿﻢ ﻧﻤﻮد.

3-2-  نرم افزارهای مورد استفاده  …………………………………………………………………………………….  39
‫در اﯾﻦ ﭘﮋوﻫﺶ، از دو ﻧﺮم اﻓﺰار ﻣﻬﻨﺪﺳﯽ ﺑﺮای ﺣﻞ ﺟﺮﯾﺎن ﺑﻬﺮه ﮔﺮﻓﺘﻪ ﺷﺪه اﺳﺖ. ﺑﺮای ﺗﻮﻟﯿﺪ ﺷﺒﮑﻪ ‫ﻣﺤﺎﺳﺒﺎﺗﯽ از ﻧﺮم اﻓﺰار ﮔﻤﺒﯿﺖ و ﺑﺮای ﺣﻞ ﻋﺪدی ﺟﺮﯾﺎن از ﻧﺮم اﻓﺰار ﻣﺤﺎﺳﺒﺎﺗﯽ ﻓﻠﻮﺋﻨﺖ اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪه ‫اﺳﺖ. ﻧﺮم اﻓﺰار ﻓﻠﻮﺋﻨﺖ ﯾﮑﯽ از ﻗﺪرﺗﻤﻨﺪ ﺗﺮﯾﻦ ﻧﺮم اﻓﺰارﻫﺎی ﻣﻬﻨﺪﺳﯽ ﺑﺮای ﺣﻞ ﺟﺮﯾﺎن ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ ﮐﻪ ‫ﭼﻨﺪﯾﻦ روش ﺣﻞ ﻋﺪدی ﻣﺨﺘﻠﻒ از ﺟﻤﻠﻪ روش ﺷﺒﯿﻪ ﺳﺎزی ﮔﺮداﺑﻪﻫﺎی ﺑﺰرگ را در ﺑﺮ ﻣﯽﮔﯿﺮد. دﻟﯿﻞ ‫اﺳﺘﻔﺎده از ﻧﺮم اﻓﺰار ﮔﻤﺒﯿﺖ ﺑﺮای ﺗﻮﻟﯿﺪ ﺷﺒﮑﻪ ﻣﺤﺎﺳﺒﺎﺗﯽ در ﺣﻞ اﯾﻦ ﺟﺮﯾﺎن، ﺳﺎزﮔﺎری ﺑﺴﯿﺎر زﯾﺎد آن ﺑﺎ ‫ﻧﺮم اﻓﺰار ﻣﺤﺎﺳﺒﺎﺗﯽ ﻓﻠﻮﺋﻨﺖ ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ و ﺗﺠﺮﺑﻪ ﻧﺸﺎن داده اﺳﺖ، اﺳﺘﻔﺎده ﻫﻢ زﻣﺎن از اﯾﻦ دو ﺷﺒﮑﻪ ﮐﺎر ‫ﺣﻞ ﺟﺮﯾﺎن را آﺳﺎنﺗﺮ ﻣﯽﮐﻨﺪ.

3-3-  شرایط موثر در تولید شبکه محاسباتی ………………………………………………………………………..  40

3-4-  شبکه محاسباتی  ………………………………………………………………………………………………  41

3-5-  روش عددی  …………………………………………………………………………………………………….  43

کانتور های سرعت اطراف استوانه مدور

کانتور های سرعت اطراف استوانه مدور

فصل چهارم : جریان آشفته عبوری از روی استوانه مدور ساکن 

4-1-  مقدمه …………………………………………………………………………………………………………..  46
‫ﻫﻤﺎن ﻃﻮر ﮐﻪ ﭘﯿﺶ از اﯾﻦ ﻧﯿﺰ ﮔﻔﺘﻪ ﺷﺪ، در ﻣﻮرد ﺟﺮﯾﺎن آﺷﻔﺘﻪ ﻋﺒﻮری از روی اﺳﺘﻮاﻧﻪ ﺳﺎﮐﻦ ‫ﺗﺤﻘﯿﻘﺎت ﻓﺮاواﻧﯽ ﺻﻮرت ﮔﺮﻓﺘﻪ اﺳﺖ و ﺑﺴﯿﺎری از ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎی آن ﺑﺮرﺳﯽ ﺷﺪه اﺳﺖ. ﺑﺴﯿﺎری از اﯾﻦ ‫ﺗﺤﻘﯿﻘﺎت از روش ﺷﺒﯿﻪ ﺳﺎزی ﮔﺮداﺑﻪﻫﺎی ﺑﺰرگ ﺑﺮای ﺣﻞ ﺟﺮﯾﺎن اﺳﺘﻔﺎده ﻧﻤﻮدهاﻧﺪ. اﻣﺎ ﻧﮑﺘﻪای ﮐﻪ ‫ﺷﺎﯾﺪ در اﯾﻦ ﺑﯿﻦ زﯾﺎد ﺑﻪ آن ﺗﻮﺟﻪ ﻧﺸﺪه ﺑﺎﺷﺪ، ﻧﻘﺶ ﻣﺪلﻫﺎی ﻣﻘﯿﺎس زﯾﺮ ﺷﺒﮑﻪای در روش ﺷﺒﯿﻪ ‫ﺳﺎزی ﮔﺮداﺑﻪﻫﺎی ﺑﺰرگ ﺑﺮای ﺣﻞ اﯾﻦ ﻗﺒﯿﻞ ﻣﺴﺎﺋﻞ ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ. در اﻏﻠﺐ ﻣﻄﺎﻟﻌﺎﺗﯽ ﮐﻪ ﭘﯿﺶ از اﯾﻦ در ‫ﺧﺼﻮص ﺟﺮﯾﺎن ﻋﺒﻮری از روی اﺳﺘﻮاﻧﻪ ﻣﺪور ﺑﻪ روش ﺷﺒﯿﻪ ﺳﺎزی ﮔﺮداﺑﻪﻫﺎی ﺑﺰرگ ﺻﻮرت ﮔﺮﻓﺘﻪ، ﺗﻨﻬﺎ ‫از ﻣﺪل ﻣﻘﯿﺎس زﯾﺮ ﺷﺒﮑﻪای اﺳﻤﺎﮔﻮرﯾﻨﺴﮑﯽ ﮐﻪ ﺳﺎده ﺗﺮﯾﻦ ﻣﺪلﻣﻘﯿﺎس زﯾﺮ ﺷﺒﮑﻪای ﺑﺮای ﻣﺪل ﺳﺎزی ‫ﮔﺮداﺑﻪﻫﺎی ﮐﻮﭼﮏ در ﺟﺮﯾﺎن ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪه اﺳﺖ و ﺳﺎﯾﺮ ﻣﺪلﻫﺎی زﯾﺮ ﺷﺒﮑﻪای ﮐﻤﺘﺮ ﻣﻮرد ‫ﺗﻮﺟﻪ ﻗﺮار ﮔﺮﻓﺘﻪاﻧﺪ. ‫در روش ﺷﺒﯿﻪ ﺳﺎزی ﮔﺮداﺑﻪﻫﺎی ﺑﺰرگ، ﻣﺪل ﻣﻘﯿﺎس زﯾﺮ ﺷﺒﮑﻪای از اﻫﻤﯿﺖ ﻓﺮاواﻧﯽ ﺑﺮﺧﻮردار ﻣﯽ
‫ﺑﺎﺷﺪ. زﯾﺮا روش ‪ Sﻣﻘﯿﺎسﻫﺎی ﺑﺰرگ ﺟﺮﯾﺎن را ﺑﻪ ﻃﻮر ﻣﺴﺘﻘﯿﻢ ﺣﻞ ﻣﯽﮐﻨﺪ، اﻣﺎ ﻣﻘﯿﺎسﻫﺎی ﮐﻮﭼﮏ ‫را ﻣﺪل ﺳﺎزی ﻣﯽﻧﻤﺎﯾﺪ و ﻣﺴﺘﻘﯿﻤﺎ آﻧﻬﺎ را ﺣﻞ ﻧﻤﯽﮐﻨﺪ. ﺑﻪ ﻫﻤﯿﻦ ﺧﺎﻃﺮ اﻧﺘﺨﺎب ﻣﺪل ﻣﻘﯿﺎس زﯾﺮ ﺷﺒﮑﻪ ‫ای ﻣﻨﺎﺳﺐ ﺑﺮای ﺣﻞ ﺟﺮﯾﺎن اﻫﻤﯿﺖ وﯾﮋه ای دارد.
‫در اﯾﻦ ﺑﺨﺶ ﻣﺎ ﻗﺼﺪ دارﯾﻢ ﻣﻘﺎﯾﺴﻪای ﻣﯿﺎن دو ﻣﺪل ﻣﻘﯿﺎس زﯾﺮ ﺷﺒﮑﻪای اﻧﺠﺎم داده و دﻗﺖ آﻧﻬﺎ ‫در ﺣﻞ ﺟﺮﯾﺎن ﻧﺎﭘﺎﯾﺪار ﻋﺒﻮری از روی اﺳﺘﻮاﻧﻪ ﻏﯿﺮ ﭼﺮﺧﺎن را ﻣﻮرد ﺑﺮرﺳﯽ ﻗﺮار دﻫﯿﻢ. اﯾﻦ دو ﻣﺪل ‫ﻣﻘﯿﺎس زﯾﺮ ﺷﺒﮑﻪای ﻋﺒﺎرﺗﻨﺪ از ﻣﺪل اﺳﻤﺎﮔﻮرﯾﻨﺴﮑﯽ و ﻣﺪل دﯾﻨﺎﻣﯿﮑﯽ. ‫در ﻓﺼﻞ اول اﯾﻦ دو ﻣﺪل ﻣﻘﯿﺎس زﯾﺮ ﺷﺒﮑﻪای ﺑﻪ ﻃﻮر ﻣﻔﺼﻞ ﻣﻌﺮﻓﯽ ﺷﺪﻧﺪ و رواﺑﻂ ﻫﺮ ﯾﮏ ﻧﯿﺰ ‫ﺷﺮح داده ﺷﺪ. در اداﻣﻪ ﺟﺮﯾﺎن را ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﻫﺮ دو ﻣﺪل ﺣﻞ ﻧﻤﻮده و ﻧﺘﺎﯾﺞ ﺑﺮﺧﯽ از ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎی ‫اﻧﺪازهﮔﯿﺮی ﺷﺪه را ﺑﺎ ﯾﮑﺪﯾﮕﺮ ﻣﻘﺎﯾﺴﻪ ﻣﯽﻧﻤﺎﯾﯿﻢ. ﻫﻤﭽﻨﯿﻦ ﻧﺘﺎﯾﺞ ﺑﺪﺳﺖ آﻣﺪه را ﺑﺎ ﻧﺘﺎﯾﺞ ﺗﺠﺮﺑﯽ و ﺑﺮﺧﯽ ‫از ﺷﺒﯿﻪ ﺳﺎزیﻫﺎی ﻋﺪدی دﯾﮕﺮ ﻣﻘﺎﯾﺴﻪ ﻣﯽﮐﻨﯿﻢ.

4-2-  ضریب پسا و ضریب برآ  ………………………………………………………………………………………  47

4-3-  عدد استروهال  ………………………………………………………………………………………………  51

4-4-  میدان سرعت متوسط جریان در پشت استوانه  ………………………………………………………..  51

4-5-  کانتورهای سرعت اطراف استوانه مدور ………………………………………………………………….  53

مش بندی

مش بندی

فصل پنجم: جریان آشفته عبوری از روی استوانه مدور چرخان برای رینولدز 3900 

5-1-  مقدمه ………………………………………………………………………………………………………….  57

‫ﻫﻤﺎن ﻃﻮر ﮐﻪ در ﻓﺼﻞ دوم ﮔﻔﺘﻪ ﺷﺪ در ﻣﻮرد ﺟﺮﯾﺎن ﻧﺎﭘﺎﯾﺪار ﻋﺒﻮری از روی اﺳﺘﻮاﻧﻪ ﭼﺮﺧﺎن، ﺑﺮ ‫ﺧﻼف ﺟﺮﯾﺎن آﺷﻔﺘﻪ اﻃﺮاف اﺳﺘﻮاﻧﻪ ﻏﯿﺮ ﭼﺮﺧﺎن، ﺗﺤﻘﯿﻘﺎت زﯾﺎدی ﺻﻮرت ﻧﮕﺮﻓﺘﻪ اﺳﺖ. دﻟﯿﻞ اﯾﻦ ﻣﻄﻠﺐ ‫آن اﺳﺖ ﮐﻪ ﻣﺎﻫﯿﺖ ﺟﺮﯾﺎن آﺷﻔﺘﻪ ﻋﺒﻮری از روی اﺳﺘﻮاﻧﻪ ﭼﺮﺧﺎن ﺑﺎ ﺟﺮﯾﺎن ﻋﺒﻮری از روی اﺳﺘﻮاﻧﻪ ‫ﺳﺎﮐﻦ ﮐﺎﻣﻼ ﻣﺘﻔﺎوت اﺳﺖ. ﺑﻪ ﻋﻠﺖ ﭼﺮﺧﺶ اﺳﺘﻮاﻧﻪ، ﺳﺮﻋﺖ ﺟﺮﯾﺎن در اﻃﺮاف اﺳﺘﻮاﻧﻪ ﮐﺎﻣﻼ ﻣﺘﻐﯿﯿﺮ ﻣﯽ ‫ﺑﺎﺷﺪ و ﻫﻤﯿﻦ ﻣﺴﺌﻠﻪ ﺣﻞ ﺟﺮﯾﺎن را ﺑﺴﯿﺎر دﺷﻮار ﻣﯽﺳﺎزد. ﻟﺬا ﻣﺤﻘﻘﺎن اﻧﺪﮐﯽ ﺗﻮاﻧﺴﺘﻪاﻧﺪ در اﯾﻦ زﻣﯿﻨﻪ ‫ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ ﻧﻤﺎﯾﻨﺪ و اﻟﺒﺘﻪ ﻓﻘﻂ در ﺑﺮﺧﯽ اﻋﺪا رﯾﻨﻮﻟﺪز ﺧﺎص.‫در ﻣﻮرد ﺟﺮﯾﺎن آﺷﻔﺘﻪ ﻋﺒﻮری از روی اﺳﺘﻮاﻧﻪ ﭼﺮﺧﺎن در ﻋﺪد رﯾﻨﻮﻟﺪز 3900 ﺗﺎﮐﻨﻮن ﺗﺤﻘﯿﻘﯽ ‫ﺻﻮرت ﻧﮕﺮﻓﺘﻪ اﺳﺖ و ﻣﯽﺗﻮان ﮔﻔﺖ ﺗﺤﻘﯿﻖ ﭘﯿﺶ رو اوﻟﯿﻦ ﮐﺎر ﺻﻮرت ﮔﺮﻓﺘﻪ در اﯾﻦ زﻣﯿﻨﻪ ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ. در ‫ﻋﺪد رﯾﻨﻮﻟﺪز 3900 ﺟﺮﯾﺎن در ﻻﯾﻪ ﻣﺮزی روی اﺳﺘﻮاﻧﻪ ﻫﻨﻮز آرام اﺳﺖ، اﻣﺎ ﺟﺮﯾﺎن ﺧﺎرج از اﯾﻦ ﻻﯾﻪ، ‫آﺷﻔﺘﻪ و ﻧﺎﭘﺎﯾﺪار اﺳﺖ. ‫ﻫﺪف از ﺗﺤﻘﯿﻖ ﺣﺎﺿﺮ، ﺑﺮرﺳﯽ اﺛﺮات ﭼﺮﺧﺸﯽ ﺗﺤﺖ ﺷﺮاﯾﻂ ﺑﺪون ﻟﻐﺰش روی ﺳﻄﺢ اﺳﺘﻮاﻧﻪ در ‫اﻋﺪاد رﯾﻨﻮﻟﺪز ﺑﯿﻦ 3900 ﺗﺎ 10000 ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ. ﺑﺮای ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ اﺛﺮات ﭼﺮﺧﺸﯽ اﺳﺘﻮاﻧﻪ، ﭼﻨﺪﯾﻦ ﻧﺮخ ‫ﭼﺮﺧﺶ ﻣﺨﺘﻠﻒ را ﮐﻪ از 0 ﺗﺎ 2 ﺗﻐﯿﯿﺮ ﻣﯽﮐﻨﻨﺪ ﻣﻮرد ﺑﺮرﺳﯽ ﻗﺮار ﺧﻮاﻫﯿﻢ داد. ﺿﺮاﯾﺐ ﺑﺮآ و ﭘﺴﺎ و ‫ﻫﻤﭽﻨﯿﻦ ﺷﮑﻞ ﮔﺮداﺑﻪﻫﺎی ﺗﺸﮑﯿﻞ ﺷﺪه در ﭘﺸﺖ اﺳﺘﻮاﻧﻪ ﭼﺮﺧﺎن را ﺑﺮای ﻧﺮخﻫﺎی ﭼﺮﺧﺶ ﮔﻮﻧﺎﮔﻮن ‫ﺑﺪﺳﺖ آورده و ﻧﺘﺎﯾﺞ ﺣﺎﺻﻞ از آﻧﻬﺎ را ﺑﺎ ﻧﺘﺎﯾﺞ ﺑﺮﺧﯽ ﺷﺒﯿﻪ ﺳﺎزیﻫﺎی اﻧﺠﺎم ﺷﺪه و ﻧﺘﺎﯾﺞ ﺗﺠﺮﺑﯽ ﻣﻘﺎﯾﺴﻪ ‫ﺧﻮاﻫﯿﻢ ﻧﻤﻮد .

5-2-  انتخاب مدل مقیاس زیر شبکه ای  ………………………………………………………………………….  57

5-3-  اعتبار سنجی برنامه محاسباتی  …………………………………………………………………………..  58

5-4-  گردابه های پشت استوانه  …………………………………………………………………………………  59

5-4- 1- نرخ چرخش صفر ……………………………………………………………………………………………  60

5-4- 2- نرخ چرخش 5/0  ……………………………………………………………………………………………  61

5-4- 3- نرخ چرخش 1 ……………………………………………………………………………………………….  62

5- 4- نرخ چرخش 5/1  ………………………………………………………………………………………………  64

5-4- 5- نرخ چرخش 2 ……………………………………………………………………………………………….  65

5-5-  ضریب پسا و ضریب برآ  ………………………………………………………………………………………  69

کانتور های سرعت برای نرخ چرخش صفر

کانتور های سرعت برای نرخ چرخش صفر

  فصل ششم: جریان آشفته عبوری از روی استوانه مدور چرخان برای اعداد رینولدز 5000، 7000 و 10000 

6-1-  مقدمه …………………………………………………………………………………………………………..  76
‫‫در ﻓﺼﻞ ﻗﺒﻞ در ﻣﻮرد ﺟﺮﯾﺎن ﻧﺎﭘﺎﯾﺪار ﻋﺒﻮری از روی اﺳﺘﻮاﻧﻪ ﻣﺪور ﭼﺮﺧﺎن در ﻋﺪد رﯾﻨﻮﻟﺪز 3900  ‫ﺑﺤﺚ ﺷﺪ و ﺑﺮﺧﯽ از وﯾﮋﮔﯽﻫﺎی آن ﻣﻮرد ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ ﻗﺮار ﮔﺮﻓﺖ. در اﯾﻦ ﻓﺼﻞ ﻗﺼﺪ دارﯾﻢ ﮐﻤﯽ ﻓﺮاﺗﺮ رﻓﺘﻪ و ‫اﻋﺪاد رﯾﻨﻮﻟﺪز ﺑﺎﻻﺗﺮ از 3900 را ﺑﺮرﺳﯽ ﮐﻨﯿﻢ. اﯾﻦ ﺑﺮرﺳﯽ ﻧﺸﺎن ﻣﯽﻫﺪ ﮐﻪ آﯾﺎ ﻧﺘﺎﯾﺠﯽ ﮐﻪ ﺑﺮای ﻋﺪد ‫رﯾﻨﻮﻟﺪز 3900 ﺑﺪﺳﺖ آﻣﺪ ﺑﺮای اﻋﺪاد رﯾﻨﻮﻟﺪز ﺑﺎﻻﺗﺮ ﻧﯿﺰ ﺻﺪق ﻣﯽﮐﻨﺪ و آﯾﺎ ﻧﺘﺎﯾﺞ ﺣﺎﺻﻞ روﻧﺪ ﻣﺸﺎﺑﻬﯽ دارﻧﺪ. ﺑﻪ ﻫﻤﯿﻦ ﻣﻨﻈﻮر در اﯾﻨﺠﺎ ﺟﺮﯾﺎن آﺷﻔﺘﻪ ﻋﺒﻮری از روی اﺳﺘﻮاﻧﻪ ﻣﺪور ﭼﺮﺧﺎن ﺑﺮای اﻋﺪاد رﯾﻨﻮﻟﺪز
‫5000، 7000 و 10000 و ﺑﺮای 5 ﻧﺮخ ﭼﺮﺧﺶ ﻣﺨﺘﻠﻒ ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ ﺷﺪه و ﻫﻤﺎﻧﻨﺪ ﻓﺼﻞ ﮔﺬﺷﺘﻪ ﮔﺮداﺑﻪ ‫ﻫﺎی ﭘﺸﺖ اﺳﺘﻮاﻧﻪ، ﺿﺮاﯾﺐ ﭘﺴﺎ و ﺿﺮاﯾﺐ ﺑﺮآ ﺑﺪﺳﺖ آﻣﺪه اﺳﺖ. در اداﻣﻪ ﺑﻪ ﺑﺮرﺳﯽ ﻧﺘﺎﯾﺞ ﺑﺪﺳﺖ آﻣﺪه ‫ﺧﻮاﻫﯿﻢ ﭘﺮداﺧﺖ.

6-2-  گردابه های پشت استوانه  …………………………………………………………………………………..  76

6-2- 1- نرخ چرخش صفر ……………………………………………………………………………………………  76

6-2- 2- نرخ چرخش 5/0  ……………………………………………………………………………………………  78

6-2- 3- نرخ چرخش 1 ………………………………………………………………………………………………  79

6-2- 4- نرخ چرخش 5/1  ………………………………………………………………………………………….  80

6-2- 5- نرخ چرخش 2 …………………………………………………………………………………………….  81

6-3-  ضریب پسا و ضریب برآ  ……………………………………………………………………………………  82

فصل هفتم : نتیجه گیری و پیشنهادها 

7-1-  جمع بندی  ………………………………………………………………………………………………….  85

در اﯾﻦ ﭘﮋوﻫﺶ، ﺟﺮﯾﺎن آﺷﻔﺘﻪ ﻋﺒﻮری از روی ﯾﮏ اﺳﺘﻮاﻧﻪ ﻣﺪور در اﻋﺪاد رﯾﻨﻮﻟﺪز ﻣﺨﺘﻠﻒ ﻣﻮرد ‫ﺑﺮرﺳﯽ و ﺗﺤﻘﯿﻖ ﻗﺮار ﮔﺮﻓﺖ. ﺑﺮای ﺣﻞ ﻣﻌﺎدﻻت ﻧﺎوﯾﺮ- اﺳﺘﻮﮐﺲ ﺗﺮاﮐﻢ ﻧﺎﭘﺬﯾﺮ آﺷﻔﺘﻪ از روش ﺷﺒﯿﻪ ‫ﺳﺎزی ﮔﺮداﺑﻪﻫﺎی ﺑﺰرگ اﺳﺘﻔﺎده ﮔﺮدﯾﺪ. اﺑﺘﺪا ﺑﺮای اﻋﺘﺒﺎرﺳﻨﺠﯽ و ﻣﻘﺎﯾﺴﻪ ﺑﯿﻦ ﻣﺪلﻫﺎی ﻣﻘﯿﺎس زﯾﺮ
ﺷﺒﮑﻪای ﻣﺨﺘﻠﻒ، ﺟﺮﯾﺎن ﻧﺎﭘﺎﯾﺪار ﻋﺒﻮری از روی اﺳﺘﻮاﻧﻪ ﻣﺪور ﺳﺎﮐﻦ ﻣﻮرد ﺑﺮرﺳﯽ ﻗﺮار ﮔﺮﻓﺖ. در اداﻣﻪ ‫ﺑﻪ ﻣﻨﻈﻮر ﺑﺮرﺳﯽ ﺗﺎﺛﯿﺮ ﺳﺮﻋﺖ ﭼﺮﺧﺶ اﺳﺘﻮاﻧﻪ ﺑﺮ ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎی ﻣﻮرد ﻧﻈﺮ و ﺷﮑﻞ ﮔﺮداﺑﻪﻫﺎی اﯾﺠﺎد ﺷﺪه ‫در ﭘﺸﺖ اﺳﺘﻮاﻧﻪ، ﺟﺮﯾﺎن آﺷﻔﺘﻪ ﻋﺒﻮری از روی اﺳﺘﻮاﻧﻪ ﻣﺪور ﭼﺮﺧﺎن، اﺑﺘﺪا ﺑﺮای ﻋﺪد رﯾﻨﻮﻟﺪز 3900و ‫ﺳﭙﺲ ﺑﺮای اﻋﺪاد رﯾﻨﻮﻟﺪز ﺑﺰرﮔﺘﺮ ﺷﺒﯿﻪ ﺳﺎزی ﺷﺪ. اﺳﺘﻮاﻧﻪ در ﺧﻼف ﺟﻬﺖ ﻋﻘﺮﺑﻪﻫﺎی ﺳﺎﻋﺖ ﭼﺮﺧﯿﺪه ‫و ﻧﺮخ ﭼﺮﺧﺶ اﺳﺘﻮاﻧﻪ ﺑﯿﻦ 0 ﺗﺎ 2 در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻪ ﺷﺪ. ﺑﺮای ﺣﻞ ﺗﻨﺶ ﻫﺎی ﺑﺎﻗﯿﻤﺎﻧﺪه از ﻣﺪل ‫اﺳﻤﺎﮔﻮرﯾﻨﺴﮑﯽ ﺑﺎ ﺿﺮﯾﺐ ﺛﺎﺑﺖ 0/1 اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪ. ﺷﮑﻞ ﮔﺮداﺑﻪای ﺗﺸﮑﯿﻞ ﺷﺪه در ﭘﺸﺖ اﺳﺘﻮاﻧﻪ و ﻧﺤﻮه ‫ﺗﻐﯿﯿﺮات ﺿﺮاﯾﺐ ﺑﺮآ و ﭘﺴﺎ ﺑﺮرﺳﯽ ﮔﺮدﯾﺪ. ﻧﺘﺎﯾﺞ ﺑﺪﺳﺖ آﻣﺪه در اﯾﻦ ﭘﮋوﻫﺶ ﺑﺎ ﻧﺘﺎﯾﺞ ﺗﺠﺮﺑﯽ و ﻧﺘﺎﯾﺞ ‫ﺑﺮﺧﯽ از ﺷﺒﯿﻪ ﺳﺎزیﻫﺎی ﻋﺪدی اﻧﺠﺎم ﺷﺪه ﭘﯿﺶ از اﯾﻦ ﻣﻘﺎﯾﺴﻪ ﮔﺮدﯾﺪ.

7-2-  نتیجه گیری  …………………………………………………………………………………………………  85

فهرست مقالات ارائه شده  ……………………………………………………………………………………..  87

منابع و مراجع  …………………………………………………………………………………………………….  88

جداول

جدول 1-1- تفاوتهای بین فیلترکردن و میانگین گیری زمانی  …………………………………………………..  4

جدول 2-1- مقایسه ضریب پسا، ضریب فشار و عدد استروهال حاصل از حل عددی با نتایج تجربی  …..  23

جدول 2-2- تاثیر زمان حل مسئله در دقت ضریب پسا محاسبه شده………………………………………..  25

جدول 2-3- مقایسه بین پارامترهای جریان حاصل از روشهای مختلف  ……………………………………..  25

جدول 2-4- مقایسه ضرایب برآ و پسا محاسبه شده به دو روش NS و SE برای نرخهای چرخش مختلف.. 26

جدول 2-5- نتایج عددی برای ضرایب برآ و پسا  ……………………………………………………………….  33

جدول 4-1- مقایسه نتایج تجربی و عددی برای ضریب پسا و عدد استروهال  ……………………………  48

شکلها

عنوان شکل  صفحه  شکل 1-1- محدوده های پرانرژی، اینرسی و اضمحلال برای مقیاسه ای جریان  …  3

شکل 1-2- میانگین گیری زمانی  ………………………………………………………………………………..  5

شکل1-3- فیلتر کردن………………………………………………………………………………………………  5

شکل1-4-  فیلتر جعبه در فضای مکانی  ………………………………………………………………………..  8

شکل1-5-  فیلتر جعبه در فضای فوریه  …………………………………………………………………………  8

شکل1-6-  فیلتر گوسی در فضای مکانی  …………………………………………………………………….  9

شکل1-7-  فیلتر گوسی در فضای فوریه  ……………………………………………………………………..  9

شکل1-8-  فیلتر برش در فضای مکانی  ………………………………………………………………………  10

شکل1-9-  فیلتر برش در فضای فوریه  ………………………………………………………………………  10

شکل1-10-  اعمال فیلتر جعبه برروی (u(x  …………….ا…………………………………………………..  11

شکل1-11-  فیلتر گیری در فضای فوریه  …………………………………………………………………….  12

شکل1-12-  مقایسه فیلتر آزمون و فیلتر شبکه  …………………………………………………………….  17

شکل1-13-  تنشهای شبکه ای ij، تنشهای آزمون Tij و تنشهای دینامیکی لئونارد Lij ….ا……..  17

شکل 2-1- مقایسه بین سرعت متوسط جریان پشت استوانه حاصل از دو روش عددی با نتایج تجربی  .  24

شکل 2-2- ضریب برآ برای نرخهای چرخش مختلف……………………………………………………………  27

شکل 2-3- ضریب پسا برای نرخهای چرخش مختلف  ……………………………………………………….  27

شکل 2-4- جاری شدن گردابه ها در پشت استوانه و ایجاد دو ناحیه ناپایداری  …………………………..  29

شکل 2-5- افزایش مقدار برآ متوسط در برابر افزایش نرخ چرخش…………………………………………..  30

شکل 2-6- رابطه ضریب فشار متوسط با نرخ چرخش استوانه………………………………………………  31

شکل 2-7- ضرایب برآ و پسا متوسط بر حسب افزایش نرخ چرخش استوانه  ……………………………  32

شکل 2-8- جاری شدن گردابهها در پشت استوانه برای نرخهای چرخش مختلف……………………….  35

شکل 2-9- رابطه عدد استروهال با نرخ چرخش……………………………………………………………..  35

شکل 2-10- متوقف شدن گردابههای تشکیل شده در پشت استوانه در نرخ چرخش 2……………..  36

شکل 3-1- نمای کلی ناحیه محاسباتی  …………………………………………………………………..  41

شکل 3-2- نمای کلی شبکه محاسباتی طراحی شده………………………………………………….  42

شکل 3-3- شبکه محاسباتی نوع O در اطراف استوانه مدور  ………………………………………….  42

شکل 3-4- شبکه محاسباتی در نزدیکی استوانه مدور  …………………………………………………  43

شکل 4- 1- تغییرات ضریب برآ و ضریب پسا نسبت به زمان برای جریان عبوری از روی یک استوانه ساکن در عدد

رینولدز 3900  ……………………………………………………………………………………………………….  50

شکل 4- 2- سرعت متوسط جریان پشت استوانه در طول خط مرکزی  ……………………………………..  53

شکل 4-3- کانتورهای سرعت اطراف استوانه مدور در رینولدز 3900 با استفاده از مدل اسماگورینسکی… 54

شکل 4-4-کانتورهای سرعت اطراف استوانه مدور در رینولدز 3900 با استفاده از مدل دینامیکی  ………..  55

شکل 5-1- کانتورهای سرعت اطراف استوانه مدور در رینولدز 3900 برای نرخ چرخش صفر………………..  61

شکل  5-2- کانتورهای سرعت اطراف استوانه مدور در رینولدز 3900 برای نرخ چرخش 5/0  ………………  62

شکل 5-3- کانتورهای سرعت اطراف استوانه مدور در رینولدز 3900 برای نرخ چرخش 1  ………………….  63

شکل 5-4- کانتورهای سرعت اطراف استوانه مدور در رینولدز 3900 برای نرخ چرخش 5/1  ………………   64

شکل 5-5- کانتورهای سرعت اطراف استوانه مدور در رینولدز 3900 برای نرخ چرخش 2  ………………….  65

شکل5-6- بردار سرعت اطراف استوانه برای نرخ چرخش صفر  ………………………………………………..  67

شکل 5-7- بردار سرعت اطراف استوانه برای نرخ چرخش 5/0  ………………………………………………..  67

شکل 5-8- بردار سرعت اطراف استوانه برای نرخ چرخش 1  ………………………………………………….   68

شکل 5-9- بردار سرعت اطراف استوانه برای نرخ چرخش 5/1  ………………………………………………   68

شکل 5-10- بردار سرعت اطراف استوانه برای نرخ چرخش 2  ……………………………………………….  69

شکل 5-11- تغییرات ضرایب پسا نسبت به نرخ چرخش استوانه  …………………………………………….  70

شکل 5-12- تغییرات ضرایب برآ نسبت به نرخ چرخش استوانه  ……………………………………………….  71

شکل 5-13- تغییرات ضرایب برآ و پسا بر حسب زمان برای نرخ چرخش صفر  ……………………………….  72

شکل 5-14- تغییرات ضرایب برآ و پسا بر حسب زمان برای نرخ چرخش 5/0  ……………………………….  73

شکل 5-15- تغییرات ضرایب برآ و پسا بر حسب زمان برای نرخ چرخش 1……………………………………  73

شکل 5-16- تغییرات ضرایب برآ و پسا بر حسب زمان برای نرخ چرخش 5/1  ………………………………..  74

شکل 5-17- تغییرات ضرایب برآ و پسا بر حسب زمان برای نرخ چرخش 2………………………………………  74

شکل 6-1- کانتورهای سرعت اطراف استوانه دلیروی برای نرخ چرخش صفر  ……………………………….  77

شکل 6-2- کانتورهای سرعت اطراف استوانه دلیروی برای نرخ چرخش 5/0 ………………………………….  78

شکل 6-3- کانتورهای سرعت اطراف استوانه دلیروی برای نرخ چرخش 1………………………………………  79

شکل 6-4- کانتورهای سرعت اطراف استوانه دلیروی برای نرخ چرخش 5/1  ………………………………….  80

شکل 6-5- کانتورهای سرعت اطراف استوانه دلیروی برای نرخ چرخش 2  …………………………………..  81

شکل 6-6- تغییرات ضرایب پسا نسبت به نرخ چرخش استوانه  ………………………………………………..  82

شکل 6-7- تغییرات ضرایب برآ نسبت به نرخ چرخش استوانه  …………………………………………………  83

ABSTRACT
turbulent flow is one of the most complex phenomena in nature. Therefore, turbulent flow has always been one of the most challenging topics of research, and a tremendous amount of work has been done on this subject. One of the most considered turbulent flow is the flow past a bluff body. Various numerical methods and models have been developed to solve this flow. One of the most accurate numerical methods is Large Eddy Simulation (LES). In this work, unsteady flow past a rotating circular cylinder at Reynolds number range of 3900 to 10000 is computed using Large Eddy Simulation. In this range, the flow is in subcritical zone, in which the wake is fully turbulent while the boundary layer on the cylinder surface remains laminar. At first, flow past a fixed cylinder was solved using two different subgrid scale models, namely: Smagorinsky and dynamic subscale models. The two results were compared with experimental results, and it was found that Smagorinsky model was more accurate. Then, flow past a rotating circular cylinder was studied. The rotation rate ( ) was varied between 0 and 2. The time integration of the flow equations was carried out over a very large dimensionless time. Smagorinsky subscale model with constant of Cs=0.1 was used to resolve the residual stresses. Variation of drag and lift coefficients and the wake structure for different rotation rates was studied. It was found that by increasing the rotation rate, drag coefficient decreases, lift coefficient increases and position of the stagnation and separation points is changed. Also by increasing Reynolds number, drag and lift coefficients are decreased. The results are compared with the previous large eddy simulation results and the published experimental results.
Key words: Unsteady flow, Rotating circular cylinder, Large eddy simulation, Smagorinsky model



  مقطع کارشناسی

بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

خرید فایل word

قیمت35000تومان