17346

17346

تحليل ميدان جريان حاصل از برهم‌كنش جت مصنوعي با جريان عرضي توسط رهيافت LES

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي

اسفند 1395

دكتر فرزاد بازديدي طهراني

مكانيك

جت‌هاي‌ مصنوعي جت‌هاي با دبي جرمي صفر هستند كه با استفاده از سيال محيطي و بدون نياز به تزريق سيال از طريق منبع خارجي، قادرند تا قطاري از گردابه‌ها را به سيال محيطي تزريق كنند. اين جت از حركت نوساني يك محرك كه درون محفظه¬ي جت مصنوعي قرار دارد، ايجاد مي¬گردد و از طريق اوريفيس يا شكاف از محفظه خارج مي¬شود. اين ساختارهاي گردابه‌اي در صورت تزريق به درون لايه‌مرزي به سبب افزايش مومنتوم در جريان نزديك به ديواره، جدايش جريان را به تعويق مي‌اندازند. جت مصنوعي داراي ويژگي¬هاي منحصربه‌فردي از جمله، از لحاظ فيزيكي كوچك، مصرف انرژي پايين، دبي جرمي صفر و ميزان مومنتوم قابل‌توجه است. در پايان‌نامه‌ي حاضر تحليل عددي ميدان جريان جت مصنوعي در حضور جريان عرضي براي سه پروفيل سرعت محرك و با استفاده از رهيافت LES انجام شده است. پروفيل‌هاي سرعت محرك بر اساس تغيير نسبت زمان مكش به دمش صورت گرفته‌اند و در همين راستا پارامتر K كه معرف نسبت زمان مكش به دمش است، تعريف شده و جت مصنوعي مذكور براي سه حالت K=1 ، K=0.5 و K=2 حل و نتايج با يكديگر مقايسه شده‌اند. با مقايسه‌ي نتايج مشاهده شد كه با افزايش نسبت K ، ساختارهاي گردابه‌اي داراي قدرت، سرعت جابجايي و مومنتوم بيشتري بوده و مي‌توانند مسافت‌هاي بيشتري را در راستاي جريان حركت كنند اما از طرفي افزايش نسبت K سبب مي‌شود تا گردابه‌ها در فواصل بيشتري نسبت به ديواره قرار بگيرند و يا از لايه‌مرزي خارج شوند. در نتيجه اگرچه افزايش نسبت K در ظاهر براي كاربردهاي جدايش جرياني مناسب به نظر مي‌رسد اما براي مسائل مختلف، اعم از جرياني يا انتقال حرارتي، بسته به Re جريان خارجي، نقطه‌ي بهينه‌اي براي نسبت K مطلوب وجود دارد.

1396/03/08

1/1/1900 12:00:00 AM

In the present paper, the flow field of a three-dimensional synthetic jet issuing into a turbulent boundary layer crossflow is studied by using the large eddy simulation (LES) approach. CFD results are compared with the experimental data and also an RNG k-ɛ URANS model to validate the numerical simulations. The RNG k-ɛ model is in better agreement with experimental measurements while the LES predicts the trend of flow velocity in the vicinity of the orifice more accurately. LES is extremely sensitive to the grid resolution and boundary conditions. Consequently, this model may cause an under or overestimation as compared with experiment in the regions of high-velocity gradients such as boundary layers. Different signals are applied as a time-dependent inlet boundary by changing the suction duty cycle factor (K) to enhance the capability of the synthetic jet for flow control applications. Computations were performed based on the three different cases of K=0.5, K=1, and K=2. Comparing the results showed that increasing K would generate stronger vortex pairs with a high convective velocity which could last in the flow field for longer distances. As a result, although increasing K would seem a better option for flow control problems, but there appears to be an optimum point for K in various cases based on a free stream Reynolds number (Re).