مقایسه کاربرد مدل‌‌های آشفتگی RSM و LES در پیچ تند

Abstract

شناخت الگوی جریان و مکان‌های فرسایش و رسوب‌گذاری در پیچ آبراهه‌ها دارای اهمیت زیادی می‌باشد. اما استفاده از مدل‌های فیزیکی و بررسی آزمایشگاهی الگوی جریان در پیچ‌ها دارای محدودیت است و مدل‌های ریاضی می‌توانند کمک شایانی به شناخت الگوی جریان در پیچ‌ها کنند. در این تحقیق، مدل‌‌های آشفتگی RSM و LES در پیچ تند یک آبراهه‌ی آزمایشگاهی با استفاده از نرم‌افزار فلوئنت مقایسه شده‌اند. آبراهه‌ی آزمایشگاهی، کانالی با پیچ تند است که در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه EPFL مستقر می‌باشد. برای بررسی مدل‌های آشفتگی، از پارامترهای متوسط‌گیری شده در عمق استفاده گردید. هم‌چنین برای بررسی کمی مدل‌های آشفتگی، تعدادی پروفیل سرعت طولی انتخاب شد و با پروفیل‌های اندازه‌گیری شده مقایسه گردید. نتایج بررسی سرعت طولی متوسط‌گیری شده در عمق نشان داد که مدل RSM توانایی تعیین دقیق نقاط مهم جریان را ندارد. این مدل، منطقه‌ی جداشدگی جریان را در زاویه‌ی 85 درجه و با بیشینه عرض 40 درصد نشان می‌دهد در حالی‌که در اندازه‌گیری‌ها، این منطقه دارای بیشینه عرض 60 درصد عرض کل و در حدود زاویه‌ی 75 درجه واقع می‌باشد. در مقابل، مدل LES به‌صورت مناسبی منطقه جداشدگی را نشان می‌دهد و موقعیت‌های بیشینه سرعت طولی متوسط‌گیری شده در عمق را نیز مناسب‌تر از مدل RSM مشخص می‌کند. بررسی سرعت عرضی متوسط‌گیری شده در عمق نیز نشان داد که موقعیت‌های تغییر جریان عرضی به‌وسیله‌ی مدل LES مناسب‌تر از مدل RSM شناخته شده است. نهایتاً مقایسه‌ی کمی پروفیل‌های سرعت نشان داد که مدل LES خطای کمتری دارد و نتایج مناسب‌تری را ارائه می‌دهد.

Keywords

• پیچ تند
• فلوئنت
• سرعت متوسط‌گیری شده در عمق
• مدل‌آشفتگی