11845

11845

شبيه سازي عددي ميدان جريان آشفته در جت هاي برخوردي و مخالف به كمك مدل هاي توربولانس سازگار ترموديناميكي

كارشناسي ارشد

مكانيك - تبديل انرژي

اسفند ماه 1391

اسفند ماه 1391

دكتر سيد مصطفي حسينعلي¬پور

چكيده جريان¬هاي متنوع وسيع و با اهميت براي كاربردهاي مهندسي، ذاتاً ناپايدار و آشفته هستند. آن¬ها بيشتر شامل پديده¬هاي پيچيده فيزيكي مانند احتراق و ديگر انفعالات شيميايي، برهم¬كنش¬هاي چندفازي و چندجزئي و نيز فرآيندهاي انتقال جرم وحرارت مي¬شوند. به منظور لحاظ بهتر رفتار اصلي چنين جريانات پيچيده¬اي، براي مقاصد تئوري و عملي، نياز به ابزارهاي آناليز و مدل¬سازي با كارايي بالا، نيازمند زمان كمتر و داراي دقت بيشتر مي¬باشد. مدل¬هاي توربولانس سازگار ترموديناميكي بر اين بيان استوار شدند كه؛ به دليل اين¬كه جريان¬هاي آشفته، فرآيندهايي ترموديناميكي هستند و مسيرهاي همه چنين فرآيندهايي به وسيله قانون دوم ترموديناميك محدود مي¬شوند، لحاظ كردن اين واقعيت در هر سطح و نوع بستار، ضروري مي¬باشد. به بيان ديگر، در تئوري توربولانس، شرايط بستاري بايد با قوانين اساسي فيزيك، شامل قانون دوم ترموديناميك در هر سطح از بستن معادلات مطابقت كنند. از سوي ديگر، شبيه¬سازي جريان جرم و انتقال حرارت توربولانسي در جريان¬هاي جت برخوردي و مقابل¬هم، با وجود كاربردهاي وسيع در صنايع مختلف، با توجه به غيرايزوتروپيك و ناهمگن بودن جريان در ناحيه برخورد، به كمك مدل¬هاي توربولانس متداول نوعاً از موفقيت قابل¬قبولي برخوردار نمي¬باشد. در اين پژوهش، قابليت مدل توربولانس سازگار از لحاظ ترموديناميكي؛ كه با برقراري نامساوي آنتروپي، موجبات ارضاي قانون دوم ترموديناميك در آن لحاظ شده است، در پيش¬بيني مشخصه¬هاي جريان در اين نوع از جت¬ها مورد تحليل و بررسي قرار گرفته است. بدين منظور كد محاسباتي بر اساس حجم محدود، براي مدل سازگار ترموديناميكي غيرخطي ارائه¬شده توسط پروفسور احمدي و همكاران تدوين گرديد. در مطالعه و بررسي ميدان جريان و انتقال حرارت جريان¬هاي آشفته كانال، پله برگشتي، جت¬هاي برخوردي و مقابل¬هم، بهبود عملكرد اين مدل نسبت به مدل استاندارد در پيش¬بيني مشخصه¬هاي متوسط و انتگرالي جريان، و خصوصاً مشخصه¬هاي توربولانسي جريان مانند تنش¬هاي رينولدز و نوسانات سرعت¬ها كاملاً مشهود گرديد. كلمات كليدي: مدل¬سازي توربولانس، مدل¬هاي سازگار ترموديناميكي، جت برخوردي، جت¬هاي مقابل¬هم، قاعده آنتروپي