مطالعۀ جریان آشفتۀ شتاب‌دار درون لوله با استفاده از مدل‌های آشفتگی مختلف

Abstract

در پژوهش حاضر، جریان آشفتۀ شتاب‌دار خطی در یک لوله برای حوزۀ متغیر از اعداد رینولدز، به‌وسیلۀ پنج مدل مرسوم جریان آشفته شبیه سازی می شود. مدل های آشفتگی موردنظر، مدل جبری بالدوین-لومکس (BL)، مدل یک معادله ای اِسپالارت-آلماراس (SA)، مدلk-ω، مدلk-ε با تصحیح دیوارۀ لام- برِمهورست و مدل k-ε-v2 می باشند. هدف، مطالعۀ دقیق تر جریان و بررسی کارایی و قابلیت مدل‌های مذکور در پیش‌بینی تنش برشی دیواره، تنش رینولدز، لزجت آشفتگی، تأخیر زمانی در پاسخ و سرعت متوسط می باشد. هم‌چنین تغییر عواملی نظیر قطر لوله، نوع سیال، رینولدز اولیۀ شتاب و نرخ شتاب دهی و تأثیر آن بر پارامترهای فوق به‌دقت مورد بررسی قرار می گیرد. به‌منظور راستی‌آزمایی، نتایج حاصل از مدل های آشفتگی با نتایج تجربی و عددی (مدل سازی آشفتگی و شبیه سازی گردابه های بزرگ) دیگر محققان مقایسه گردیده است. نتایج نشان از دقت مطلوب نتایج حاصل از مدل سازی یک‌بعدی جریان آشفتۀ شتاب دار در مقایسه با نتایج شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ (سه‌بعدی) دارد. هم‌چنین تأخیر در پاسخ آشفتۀ پیش بینی شده به‌وسیلۀ مدل ها (به‌جز مدلBL )، تطابق نسبتاً خوبی با مقادیر آزمایشگاهی نشان می دهد. مقایسۀ توزیع سرعت متوسط، انرژی جنبشی آشفته و لزجت آشفتگی نشان از دقت بهتر مدل k-ε-v2 نسبت به سایر مدل ها دارد.

Keywords

• جریان آشفتۀ شتاب دار
• تأخیر زمانی
• تنش رینولدز
• مدل آشفتگی