چکیده

جریان آشفته یکی از پیچیده ترین پدیدههاي موجود در طبیعت است. به همین خاطر بررسی جریانهاي آشفته بسیار مورد توجه محققان بوده و فعالیتهاي فراوانی در این خصوص صورت گرفته است. یکی از شاخصترین جریانهاي آشفته، جریان آشفته عبوري از روي اجسام توپی شکل میباشد که به دلیل ماهیت پیچیده آن همواره مورد توجه بوده است. روشهاي عددي و مدل سازيهاي مختلفی براي حل این جریان ارائه شده است. یکی از این روشها، روش شبیهسازي گردابه هاي بزرگ میباشد که با توجه به نتایج دقیق آن، یک روش بسیار مناسب براي حل اینگونه مسائل جریان به شمار میرود.

در این تحقیق، جریان ناپایدار عبوري از روي 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 مرزي روي استوانه جریان آرام میباشد. ابتدا جریان روي استوانه ثابت (غیر چرخان) با استفاده از دو مدل مقیاس زیر شبکهاي یعنی مدلهاي اسماگورینسکی و دینامیکی حل شد. با مقایسه نتایج با نتایج تجربی مشاهده شد که مدل اسماگورینسکی داراي دقت بیشتري است. پس از آن جریان عبوري از روي استوانه مدور چرخان بررسی شد. نرخ چرخش از 0 تا 2 متغیر بود. معادلات جریان براي یک زمان بی بعد نسبتا طولانی حل شد و براي حل تنشهاي پسماند از مدل مقیاس زیر شبکهاي اسماگورینسکی با ثابت 1/0 استفاده شد. تغییرات ضرایب برآ و پسا و ساختار گردابههاي تشکیل شده در پشت استوانه براي نرخ-هاي 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 سازيهاي انجام شده و همچنین نتایج تجربی مقایسه شده است.

کلمات کلیدي: جریان ناپایدار، استوانه مدور چرخان، شبیه سازي گردابه هاي 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 گستردهاي در طبیعت رخ میدهد. در جریان آشفته، طول هاي مشخصه متفاوتی وجود دارد. این طولهاي مشخصه نماینده مقیاسهاي گردابههاي جریان میباشند. دانشمندان بر این باورند که مقیاسهاي بزرگ، انرژي خود را از جریان اصلی دریافت میکنند و با تحویل این انرژي به مقیاسهاي کوچکتر، خود نیز به مقیاسهاي کوچکتري تبدیل میشوند و در نهایت از بین میروند. این پدیده را آبشار انرژي مینامند.

ابتدایی ترین نظریه شبیه سازي گردابه هاي بزرگ از این حقیقت ناشی میشود که مقیاسهاي کوچک، صرف نظر از نوع جریان و شرایط مرزي، رفتاري ایزوتروپیک از خود نشان میدهند. بنابراین به حل مقیاسهاي بزرگ پرداخته و مقیاسهاي کوچک را مدل میکنیم که به این مقیاسهاي کوچک، مقیاسهاي زیر شبکه اي  میگویند که در بخشهاي بعدي 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 تئوري 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 دستگاههاي مختصات متعارف نظیر کارتزین، استوانهاي  و کروي در سال 1995 منتشر شده است.

دلایل زیادي مبنی بر عدم وجود یک چارچوب یکپارچه براي LES میتوان ذکر کرد. در میان این دلایل این حقیقت که LES بر روي تقاطع میان مدل کردن فیزیکی و تحلیل عددي ایستاده است از اهمیت ویژهاي برخوردار است چرا که تعاملات کاملا موفق میان فیزیکدانها ، ریاضیدانها و افراد تجربی به ثبت رسیده در سی سال اخیر بسیار اندك است. اگر چه هر سه گروه فعالیتهاي ارزشمندي را انجام دادهاند اما به تنهایی هنوز موفق به ایجاد یک چارچوب تئوري کامل براي این روش نشدهاند.

دلیل دیگر قابل ذکر وجود تعداد بسیار زیاد مدلهاي فیزیکی براي مدلهاي زیر شبکهاي 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 براي LESکدام است؟

براي جواب به این سوال باید بگوییم که مقایسههاي جدي و گستردهاي تا به حال صورت نپذیرفته است. معیار انتخاب بهترین مدل، براي افراد مختلف متفاوت است. لذا این سوال امروزه قابل پاسخ نیست. اما میتوان بر روي بازدهی مدلهاي مختلف برروي مسائل بحث نمود.

فرض کنید براي حل مسئلهاي میخواهیم از روش شبیه سازي عددي مستقیم استفاده کنیم اما شبکه مورد نیاز براي محاسبه از ظرفیت محاسباتی کامپیوترهاي حال حاضر تجاوز میکند. به ناچار میبایستی از شبکهاي بازتر استفاده کنیم این شبکه جدید قادر به حل گردابههاي بزرگ در جریان میباشد اما گردابههاي 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 مقیاسهاي کوچک بر روي مقیاسهاي بزرگ، نتایج به دست آمده براي مقیاسهاي بزرگ در حالت کلی اشتباه خواهد بود. براي در نظر گرفتن تعاملات میان مقیاسهاي کوچک و بزرگ بر روي یکدیگر به تعریف مدلهاي زیر شبکهاي که در مورد آن بیشتر توضیح داده خواهد شد میپردازیم. تحلیل مقیاسهاي بزرگ جریان و مدل کردن مقیاسهاي کوچک به وسیله مدلهاي زیر شبکهاي مزیت روش LES در مقایسه با روشهایی مبتنی بر معادلات ناویراستوکس رینولدز میانگین میباشد. اما ما نیاز به وسیلهاي براي تمیز دادن میان مقیاسهاي کوچک و بزرگ داریم. جدایی میان مقیاسهاي کوچک و بزرگ در محدوده اینرسی که در شکل 1-1 نمایش داده شده است انجام میگیرد [1].

1-2-  فیلتر کردن و میانگین گیري 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-  مدلهاي مقیاس زیر شبکه اي …………………………………………………………………………………….  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 ﺟﺮﯾﺎنﻫﺎي راﯾﺞ در ﻃﺒﯿﻌﺖ ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ و ﺑﻪ ﻫﻤﯿﻦ ﺧﺎﻃﺮ در ‫ﻃﯽ ﺳﺎلﻫﺎي 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 ﻋﺒﻮري از روي 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 ﻋﺒﻮري از روي ‫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-  روشهاي حل مسأله  …………………………………………………………………………………………….  21

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

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

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

2-3- 3- تحقیقات انجام شده در مورد جریان آشفته عبوري از روي 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 عددي 

3-1-  مقدمه  ……………………………………………………………………………………………………………..  39
‫ﺑﺮاي ﺣﻞ ﻋﺪدي ﯾﮏ ﻣﺴﺌﻠﻪ، ﻧﯿﺎز ﺑﻪ ﯾﮏ روش ﻣﺤﺎﺳﺒﺎﺗﯽ ﻣﻨﺎﺳﺐ ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ ﮐﻪ ﺑﺎ ﺷﺮاﯾﻂ ﻣﺴﺌﻠﻪ ‫ﺳﺎزﮔﺎر ﺑﻮده و ﺑﺘﻮاﻧﺪ ﺗﻤﺎم وﯾﮋﮔﯽﻫﺎي آن را ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﻧﻤﺎﯾﺪ. اﻣﺮوزه ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﻧﺮم اﻓﺰارﻫﺎي ﻗﺪرﺗﻤﻨﺪ ‫ﻣﯽﺗﻮان ﺑﺴﯿﺎري 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 ﺷﺒﮑﻪﻫﺎي ﻣﺤﺎﺳﺒﺎﺗﯽ ﻣﺨﺘﻠﻔﯽ ﺑﺎ اﺑﻌﺎد و اﻧﺪازهﻫﺎي ‫ﮔﻮﻧﺎﮔﻮن ﺑﻬﺮه ﮔﺮﻓﺖ. در ﻣﻮرد ﺣﻞ ﺟﺮﯾﺎن اﻃﺮاف ﯾﮏ اﺳﺘﻮاﻧﻪ ﻣﺪور ﻧﯿﺰ روشﻫﺎي ﮔﻮﻧﺎﮔﻮﻧﯽ وﺟﻮد دارد ‫ﮐﻪ در ﻓﺼﻞ ﯾﮏ ﺑﻪ اﺧﺘﺼﺎر در ﻣﻮرد آﻧﻬﺎ ﺗﻮﺿﯿﺢ داده ﺷﺪ. ‫اﻧﺘﺨﺎب ﯾﮏ ﺷﺒﮑﻪ ﻣﺤﺎﺳﺒﺎﺗﯽ ﻣﻨﺎﺳﺐ ﺑﺮاي ﺣﻞ ﺟﺮﯾﺎن، ﺑﺴﯿﺎر ﻣﻬﻢ ﺑﻮده و ﺗﺎﺛﯿﺮ ﺑﺴﺰاﯾﯽ در دﻗﺖ و ‫ﺻﺤﺖ ﻧﺘﺎﯾﺞ ﺑﺪﺳﺖ آﻣﺪه دارد. در اﯾﻦ ﻓﺼﻞ، در ﻣﻮرد ﻧﺮم اﻓﺰارﻫﺎي اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪه ﺑﺮاي ﺗﺤﻘﯿﻖ ﭘﯿﺶ رو ‫و ﻧﺤﻮه اﻧﺘﺨﺎب ﺷﺒﮑﻪ ﻣﺤﺎﺳﺒﺎﺗﯽ ﮐﺎرآﻣﺪ و ﻣﻨﺎﺳﺐ ﺑﺮاي ﺣﻞ ﺟﺮﯾﺎن ﻋﺒﻮري از روي اﺳﺘﻮاﻧﻪ ﻣﺪور و ‫ﻫﻤﭽﻨﯿﻦ روش ﻋﺪدي اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪه ﺑﺤﺚ ﺧﻮاﻫﯿﻢ ﻧﻤﻮد.

3-2-  نرم افزارهاي مورد استفاده  …………………………………………………………………………………….  39
‫در اﯾﻦ ﭘﮋوﻫﺶ، از دو ﻧﺮم اﻓﺰار ﻣﻬﻨﺪﺳﯽ ﺑﺮاي ﺣﻞ ﺟﺮﯾﺎن ﺑﻬﺮه ﮔﺮﻓﺘﻪ ﺷﺪه اﺳﺖ. ﺑﺮاي ﺗﻮﻟﯿﺪ ﺷﺒﮑﻪ ‫ﻣﺤﺎﺳﺒﺎﺗﯽ از ﻧﺮم اﻓﺰار ﮔﻤﺒﯿﺖ و ﺑﺮاي ﺣﻞ ﻋﺪدي ﺟﺮﯾﺎن از ﻧﺮم اﻓﺰار ﻣﺤﺎﺳﺒﺎﺗﯽ ﻓﻠﻮﺋﻨﺖ اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪه ‫اﺳﺖ. ﻧﺮم اﻓﺰار ﻓﻠﻮﺋﻨﺖ ﯾﮑﯽ از ﻗﺪرﺗﻤﻨﺪ ﺗﺮﯾﻦ ﻧﺮم اﻓﺰارﻫﺎي ﻣﻬﻨﺪﺳﯽ ﺑﺮاي ﺣﻞ ﺟﺮﯾﺎن ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ ﮐﻪ ‫ﭼﻨﺪﯾﻦ روش ﺣﻞ ﻋﺪدي ﻣﺨﺘﻠﻒ از ﺟﻤﻠﻪ روش ﺷﺒﯿﻪ ﺳﺎزي ﮔﺮداﺑﻪﻫﺎي ﺑﺰرگ را در ﺑﺮ ﻣﯽﮔﯿﺮد. دﻟﯿﻞ ‫اﺳﺘﻔﺎده از ﻧﺮم اﻓﺰار ﮔﻤﺒﯿﺖ ﺑﺮاي ﺗﻮﻟﯿﺪ ﺷﺒﮑﻪ ﻣﺤﺎﺳﺒﺎﺗﯽ در ﺣﻞ اﯾﻦ ﺟﺮﯾﺎن، ﺳﺎزﮔﺎري 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 عددي  …………………………………………………………………………………………………….  43

کانتور های سرعت اطراف استوانه مدور

کانتور های سرعت اطراف استوانه مدور

فصل چهارم : جریان آشفته عبوري از روي استوانه مدور ساکن 

4-1-  مقدمه …………………………………………………………………………………………………………..  46
‫ﻫﻤﺎن ﻃﻮر ﮐﻪ ﭘﯿﺶ از اﯾﻦ ﻧﯿﺰ ﮔﻔﺘﻪ ﺷﺪ، در ﻣﻮرد ﺟﺮﯾﺎن آﺷﻔﺘﻪ ﻋﺒﻮري از روي اﺳﺘﻮاﻧﻪ ﺳﺎﮐﻦ ‫ﺗﺤﻘﯿﻘﺎت ﻓﺮاواﻧﯽ ﺻﻮرت ﮔﺮﻓﺘﻪ اﺳﺖ و ﺑﺴﯿﺎري از ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎي آن ﺑﺮرﺳﯽ ﺷﺪه اﺳﺖ. ﺑﺴﯿﺎري از اﯾﻦ ‫ﺗﺤﻘﯿﻘﺎت از روش ﺷﺒﯿﻪ ﺳﺎزي ﮔﺮداﺑﻪﻫﺎي ﺑﺰرگ ﺑﺮاي ﺣﻞ ﺟﺮﯾﺎن اﺳﺘﻔﺎده ﻧﻤﻮدهاﻧﺪ. اﻣﺎ ﻧﮑﺘﻪاي ﮐﻪ ‫ﺷﺎﯾﺪ در اﯾﻦ ﺑﯿﻦ زﯾﺎد ﺑﻪ آن ﺗﻮﺟﻪ ﻧﺸﺪه ﺑﺎﺷﺪ، ﻧﻘﺶ ﻣﺪلﻫﺎي ﻣﻘﯿﺎس زﯾﺮ ﺷﺒﮑﻪاي در روش ﺷﺒﯿﻪ ‫ﺳﺎزي ﮔﺮداﺑﻪﻫﺎي ﺑﺰرگ ﺑﺮاي ﺣﻞ اﯾﻦ ﻗﺒﯿﻞ ﻣﺴﺎﺋﻞ ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ. در اﻏﻠﺐ ﻣﻄﺎﻟﻌﺎﺗﯽ ﮐﻪ ﭘﯿﺶ از اﯾﻦ در ‫ﺧﺼﻮص ﺟﺮﯾﺎن ﻋﺒﻮري از روي اﺳﺘﻮاﻧﻪ ﻣﺪور ﺑﻪ روش ﺷﺒﯿﻪ ﺳﺎزي ﮔﺮداﺑﻪﻫﺎي ﺑﺰرگ ﺻﻮرت ﮔﺮﻓﺘﻪ، ﺗﻨﻬﺎ ‫از ﻣﺪل ﻣﻘﯿﺎس زﯾﺮ ﺷﺒﮑﻪاي اﺳﻤﺎﮔﻮرﯾﻨﺴﮑﯽ ﮐﻪ ﺳﺎده ﺗﺮﯾﻦ ﻣﺪلﻣﻘﯿﺎس زﯾﺮ ﺷﺒﮑﻪاي ﺑﺮاي ﻣﺪل ﺳﺎزي ‫ﮔﺮداﺑﻪﻫﺎي ﮐﻮﭼﮏ در ﺟﺮﯾﺎن ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪه اﺳﺖ و ﺳﺎﯾﺮ ﻣﺪلﻫﺎي زﯾﺮ ﺷﺒﮑﻪاي ﮐﻤﺘﺮ ﻣﻮرد ‫ﺗﻮﺟﻪ ﻗﺮار ﮔﺮﻓﺘﻪاﻧﺪ. ‫در روش ﺷﺒﯿﻪ ﺳﺎزي ﮔﺮداﺑﻪﻫﺎي ﺑﺰرگ، ﻣﺪل ﻣﻘﯿﺎس زﯾﺮ ﺷﺒﮑﻪاي از اﻫﻤﯿﺖ ﻓﺮاواﻧﯽ ﺑﺮﺧﻮردار ﻣﯽ
‫ﺑﺎﺷﺪ. زﯾﺮا روش ‪ Sﻣﻘﯿﺎسﻫﺎي ﺑﺰرگ ﺟﺮﯾﺎن را ﺑﻪ ﻃﻮر ﻣﺴﺘﻘﯿﻢ ﺣﻞ ﻣﯽﮐﻨﺪ، اﻣﺎ ﻣﻘﯿﺎسﻫﺎي ﮐﻮﭼﮏ ‫را ﻣﺪل ﺳﺎزي ﻣﯽﻧﻤﺎﯾﺪ و ﻣﺴﺘﻘﯿﻤﺎ آﻧﻬﺎ را ﺣﻞ ﻧﻤﯽﮐﻨﺪ. ﺑﻪ ﻫﻤﯿﻦ ﺧﺎﻃﺮ اﻧﺘﺨﺎب ﻣﺪل ﻣﻘﯿﺎس زﯾﺮ ﺷﺒﮑﻪ ‫اي ﻣﻨﺎﺳﺐ ﺑﺮاي ﺣﻞ ﺟﺮﯾﺎن اﻫﻤﯿﺖ وﯾﮋه اي دارد.
‫در اﯾﻦ ﺑﺨﺶ ﻣﺎ ﻗﺼﺪ دارﯾﻢ ﻣﻘﺎﯾﺴﻪاي ﻣﯿﺎن دو ﻣﺪل ﻣﻘﯿﺎس زﯾﺮ ﺷﺒﮑﻪاي اﻧﺠﺎم داده و دﻗﺖ آﻧﻬﺎ ‫در ﺣﻞ ﺟﺮﯾﺎن ﻧﺎﭘﺎﯾﺪار ﻋﺒﻮري از روي اﺳﺘﻮاﻧﻪ ﻏﯿﺮ ﭼﺮﺧﺎن را ﻣﻮرد ﺑﺮرﺳﯽ ﻗﺮار دﻫﯿﻢ. اﯾﻦ دو ﻣﺪل ‫ﻣﻘﯿﺎس زﯾﺮ ﺷﺒﮑﻪاي ﻋﺒﺎرﺗﻨﺪ از ﻣﺪل اﺳﻤﺎﮔﻮرﯾﻨﺴﮑﯽ و ﻣﺪل دﯾﻨﺎﻣﯿﮑﯽ. ‫در ﻓﺼﻞ اول اﯾﻦ دو ﻣﺪل ﻣﻘﯿﺎس زﯾﺮ ﺷﺒﮑﻪاي 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 ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎي ‫اﻧﺪازهﮔﯿﺮي ﺷﺪه را ﺑﺎ ﯾﮑﺪﯾﮕﺮ ﻣﻘﺎﯾﺴﻪ ﻣﯽﻧﻤﺎﯾﯿﻢ. ﻫﻤﭽﻨﯿﻦ ﻧﺘﺎﯾﺞ ﺑﺪﺳﺖ آﻣﺪه را ﺑﺎ ﻧﺘﺎﯾﺞ ﺗﺠﺮﺑﯽ و ﺑﺮﺧﯽ ‫از ﺷﺒﯿﻪ ﺳﺎزيﻫﺎي ﻋﺪدي 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-  کانتورهاي سرعت اطراف استوانه مدور ………………………………………………………………….  53

مش بندی

مش بندی

فصل پنجم: جریان آشفته عبوري از روي استوانه مدور چرخان براي رینولدز 3900 

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

‫ﻫﻤﺎن ﻃﻮر ﮐﻪ در ﻓﺼﻞ دوم ﮔﻔﺘﻪ ﺷﺪ در ﻣﻮرد ﺟﺮﯾﺎن ﻧﺎﭘﺎﯾﺪار ﻋﺒﻮري از روي اﺳﺘﻮاﻧﻪ ﭼﺮﺧﺎن، ﺑﺮ ‫ﺧﻼف ﺟﺮﯾﺎن آﺷﻔﺘﻪ اﻃﺮاف اﺳﺘﻮاﻧﻪ ﻏﯿﺮ ﭼﺮﺧﺎن، ﺗﺤﻘﯿﻘﺎت زﯾﺎدي ﺻﻮرت ﻧﮕﺮﻓﺘﻪ اﺳﺖ. دﻟﯿﻞ اﯾﻦ ﻣﻄﻠﺐ ‫آن اﺳﺖ ﮐﻪ ﻣﺎﻫﯿﺖ ﺟﺮﯾﺎن آﺷﻔﺘﻪ ﻋﺒﻮري از روي اﺳﺘﻮاﻧﻪ ﭼﺮﺧﺎن ﺑﺎ ﺟﺮﯾﺎن ﻋﺒﻮري از روي 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 ﻋﺒﻮري از روي 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 ﻣﺮزي روي 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 روي ﺳﻄﺢ اﺳﺘﻮاﻧﻪ در ‫اﻋﺪاد رﯾﻨﻮﻟﺪز ﺑﯿﻦ 3900 ﺗﺎ 10000 ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ. ﺑﺮاي 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 ﮔﺮداﺑﻪﻫﺎي ﺗﺸﮑﯿﻞ ﺷﺪه در ﭘﺸﺖ اﺳﺘﻮاﻧﻪ ﭼﺮﺧﺎن را ﺑﺮاي ﻧﺮخﻫﺎي ﭼﺮﺧﺶ ﮔﻮﻧﺎﮔﻮن ‫ﺑﺪﺳﺖ آورده و ﻧﺘﺎﯾﺞ ﺣﺎﺻﻞ از آﻧﻬﺎ را ﺑﺎ ﻧﺘﺎﯾﺞ ﺑﺮﺧﯽ ﺷﺒﯿﻪ ﺳﺎزيﻫﺎي اﻧﺠﺎم ﺷﺪه و ﻧﺘﺎﯾﺞ ﺗﺠﺮﺑﯽ ﻣﻘﺎﯾﺴﻪ ‫ﺧﻮاﻫﯿﻢ ﻧﻤﻮد .

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

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

5-4-  گردابه هاي 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 عبوري از روي استوانه مدور چرخان براي اعداد رینولدز 5000، 7000 و 10000 

6-1-  مقدمه …………………………………………………………………………………………………………..  76
‫‫در ﻓﺼﻞ ﻗﺒﻞ در ﻣﻮرد ﺟﺮﯾﺎن ﻧﺎﭘﺎﯾﺪار ﻋﺒﻮري از روي اﺳﺘﻮاﻧﻪ ﻣﺪور ﭼﺮﺧﺎن در ﻋﺪد رﯾﻨﻮﻟﺪز 3900  ‫ﺑﺤﺚ ﺷﺪ و ﺑﺮﺧﯽ از وﯾﮋﮔﯽﻫﺎي 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 ﺑﺮاي ﻋﺪد ‫رﯾﻨﻮﻟﺪز 3900 ﺑﺪﺳﺖ آﻣﺪ ﺑﺮاي اﻋﺪاد رﯾﻨﻮﻟﺪز ﺑﺎﻻﺗﺮ ﻧﯿﺰ ﺻﺪق ﻣﯽﮐﻨﺪ و آﯾﺎ ﻧﺘﺎﯾﺞ ﺣﺎﺻﻞ روﻧﺪ ﻣﺸﺎﺑﻬﯽ دارﻧﺪ. ﺑﻪ ﻫﻤﯿﻦ ﻣﻨﻈﻮر در اﯾﻨﺠﺎ ﺟﺮﯾﺎن آﺷﻔﺘﻪ ﻋﺒﻮري از روي اﺳﺘﻮاﻧﻪ ﻣﺪور ﭼﺮﺧﺎن ﺑﺮاي اﻋﺪاد رﯾﻨﻮﻟﺪز
‫5000، 7000 و 10000 و ﺑﺮاي 5 ﻧﺮخ ﭼﺮﺧﺶ ﻣﺨﺘﻠﻒ ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ ﺷﺪه و ﻫﻤﺎﻧﻨﺪ ﻓﺼﻞ ﮔﺬﺷﺘﻪ ﮔﺮداﺑﻪ ‫ﻫﺎي ﭘﺸﺖ اﺳﺘﻮاﻧﻪ، ﺿﺮاﯾﺐ ﭘﺴﺎ و ﺿﺮاﯾﺐ ﺑﺮآ ﺑﺪﺳﺖ آﻣﺪه اﺳﺖ. در اداﻣﻪ ﺑﻪ ﺑﺮرﺳﯽ ﻧﺘﺎﯾﺞ ﺑﺪﺳﺖ آﻣﺪه ‫ﺧﻮاﻫﯿﻢ ﭘﺮداﺧﺖ.

6-2-  گردابه هاي 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 گیري و پیشنهادها 

7-1-  جمع بندي  ………………………………………………………………………………………………….  85

در اﯾﻦ ﭘﮋوﻫﺶ، ﺟﺮﯾﺎن آﺷﻔﺘﻪ ﻋﺒﻮري از روي ﯾﮏ اﺳﺘﻮاﻧﻪ ﻣﺪور در اﻋﺪاد رﯾﻨﻮﻟﺪز ﻣﺨﺘﻠﻒ ﻣﻮرد ‫ﺑﺮرﺳﯽ و ﺗﺤﻘﯿﻖ ﻗﺮار ﮔﺮﻓﺖ. ﺑﺮاي ﺣﻞ ﻣﻌﺎدﻻت ﻧﺎوﯾﺮ- اﺳﺘﻮﮐﺲ ﺗﺮاﮐﻢ ﻧﺎﭘﺬﯾﺮ آﺷﻔﺘﻪ از روش ﺷﺒﯿﻪ ‫ﺳﺎزي ﮔﺮداﺑﻪﻫﺎي ﺑﺰرگ اﺳﺘﻔﺎده ﮔﺮدﯾﺪ. اﺑﺘﺪا ﺑﺮاي اﻋﺘﺒﺎرﺳﻨﺠﯽ و ﻣﻘﺎﯾﺴﻪ ﺑﯿﻦ ﻣﺪلﻫﺎي ﻣﻘﯿﺎس زﯾﺮ
ﺷﺒﮑﻪاي ﻣﺨﺘﻠﻒ، ﺟﺮﯾﺎن ﻧﺎﭘﺎﯾﺪار ﻋﺒﻮري از روي اﺳﺘﻮاﻧﻪ ﻣﺪور ﺳﺎﮐﻦ ﻣﻮرد ﺑﺮرﺳﯽ ﻗﺮار ﮔﺮﻓﺖ. در اداﻣﻪ ‫ﺑﻪ ﻣﻨﻈﻮر ﺑﺮرﺳﯽ ﺗﺎﺛﯿﺮ ﺳﺮﻋﺖ ﭼﺮﺧﺶ اﺳﺘﻮاﻧﻪ ﺑﺮ ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎي ﻣﻮرد ﻧﻈﺮ و ﺷﮑﻞ ﮔﺮداﺑﻪﻫﺎي اﯾﺠﺎد ﺷﺪه ‫در ﭘﺸﺖ اﺳﺘﻮاﻧﻪ، ﺟﺮﯾﺎن آﺷﻔﺘﻪ ﻋﺒﻮري از روي اﺳﺘﻮاﻧﻪ ﻣﺪور ﭼﺮﺧﺎن، اﺑﺘﺪا ﺑﺮاي ﻋﺪد رﯾﻨﻮﻟﺪز 3900و ‫ﺳﭙﺲ ﺑﺮاي اﻋﺪاد رﯾﻨﻮﻟﺪز ﺑﺰرﮔﺘﺮ ﺷﺒﯿﻪ ﺳﺎزي ﺷﺪ. اﺳﺘﻮاﻧﻪ در ﺧﻼف ﺟﻬﺖ ﻋﻘﺮﺑﻪﻫﺎي ﺳﺎﻋﺖ ﭼﺮﺧﯿﺪه ‫و ﻧﺮخ ﭼﺮﺧﺶ اﺳﺘﻮاﻧﻪ ﺑﯿﻦ 0 ﺗﺎ 2 در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻪ ﺷﺪ. ﺑﺮاي ﺣﻞ ﺗﻨﺶ ﻫﺎي ﺑﺎﻗﯿﻤﺎﻧﺪه از ﻣﺪل ‫اﺳﻤﺎﮔﻮرﯾﻨﺴﮑﯽ ﺑﺎ ﺿﺮﯾﺐ ﺛﺎﺑﺖ 0/1 اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪ. ﺷﮑﻞ ﮔﺮداﺑﻪاي 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 ﺳﺎزيﻫﺎي ﻋﺪدي اﻧﺠﺎم ﺷﺪه ﭘﯿﺶ از اﯾﻦ ﻣﻘﺎﯾﺴﻪ ﮔﺮدﯾﺪ.

7-2-  نتیجه گیري  …………………………………………………………………………………………………  85

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

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

جداول

جدول 1-1- تفاوتهاي بین فیلترکردن و میانگین گیري زمانی  …………………………………………………..  4

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

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

جدول 2-3- مقایسه بین پارامترهاي جریان حاصل از روشهاي مختلف  ……………………………………..  25

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

جدول 2-5- نتایج عددي براي ضرایب برآ و پسا  ……………………………………………………………….  33

جدول 4-1- مقایسه نتایج تجربی و عددي براي ضریب پسا و عدد استروهال  ……………………………  48

شکلها

عنوان شکل  صفحه  شکل 1-1- محدوده هاي پرانرژي، اینرسی و اضمحلال براي مقیاسه اي جریان  …  3

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

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

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

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

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

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

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

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

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

شکل1-11-  فیلتر گیري در فضاي فوریه  …………………………………………………………………….  12

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

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

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

شکل 2-2- ضریب برآ براي نرخهاي چرخش مختلف……………………………………………………………  27

شکل 2-3- ضریب پسا براي نرخهاي چرخش مختلف  ……………………………………………………….  27

شکل 2-4- جاري شدن گردابه ها در پشت استوانه و ایجاد دو ناحیه ناپایداري  …………………………..  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- جاري شدن گردابهها در پشت استوانه براي نرخهاي چرخش مختلف……………………….  35

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

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

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

شکل 3-2- نماي 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 براي جریان عبوري از روي یک استوانه ساکن در عدد

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

شکل 5-10- بردار سرعت اطراف استوانه براي 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 براي نرخ چرخش صفر  ……………………………….  72

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

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

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

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

شکل 6-1- کانتورهاي سرعت اطراف استوانه دلیروي براي نرخ چرخش صفر  ……………………………….  77

شکل 6-2- کانتورهاي سرعت اطراف استوانه دلیروي براي نرخ چرخش 5/0 ………………………………….  78

شکل 6-3- کانتورهاي سرعت اطراف استوانه دلیروي براي نرخ چرخش 1………………………………………  79

شکل 6-4- کانتورهاي سرعت اطراف استوانه دلیروي براي نرخ چرخش 5/1  ………………………………….  80

شکل 6-5- کانتورهاي سرعت اطراف استوانه دلیروي براي 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