امين عليزاده

A Numerical Investigation of Coherent Structures in Turbulent Flows Using Image Processing an‎d Artificial Intelligence Techniques

جريان‌هاي آشفته ديواره‌‌اي به‌واسطه حضور ساختارهاي منسجم، از جمله گردابه‌هاي هرپين‌ شكل، داراي سازمان‌دهي فضايي پيچيده‌اي هستند كه نقش مهمي در انتقال مومنتوم و توليد آشفتگي ايفا مي‌كند. با وجود اهميت اين ساختارها، شناسايي قابل اعتماد آن‌ها به‌دليل ماهيت چندمقياسي جريان و وابستگي روش‌هاي موجود به معيارها و آستانه‌هاي دلخواه، همچنان با چالش همراه است. هدف اين پژوهش، ارائه يك چارچوب شناسايي چندروشي و اجماعي براي استخراج و تحليل هندسي–آماري گردابه‌هاي هرپين‌ شكل در جريان آشفته داخل كانال است. در اين مطالعه، داده‌هاي شبيه‌سازي عددي مستقيم جريان آشفته كانال مورد استفاده قرار گرفته و ساختارهاي گردابه‌اي كانديد با استفاده از قطعه‌بندي سه‌بعدي مبتني بر شدت چرخش استخراج شده‌اند. سپس، سه روش مستقل شامل تشخيص مبتني بر هندسه، تشخيص مبتني بر برش و تحليل توپولوژيكي، و تشخيص مبتني بر يادگيري عميق به‌كار گرفته شده است. خروجي اين روش‌ها در قالب يك چارچوب اجماعي تركيب شده و سطوح مختلف اطمينان شناسايي تعريف گرديده است. نتايج نشان مي‌دهد كه گردابه‌هاي هرپين شناسايي‌شده، به‌ويژه در سطح اجماع دو روش از سه روش، داراي توزيع ديواره‌اي پايدار و متمركز در ناحيه لگاريتمي جريان هستند و ميانه موقعيت ديواره‌اي مراكز آن‌ها در حدود 75 ≈ +^y قرار دارد. تحليل آماري ويژگي‌هاي هندسي نشان مي‌دهد كه توزيع طول، ارتفاع، نسبت منظري و حجم ساختارها نامتقارن و داراي دم‌هاي كشيده است. همچنين، با افزايش فاصله از ديواره، طول ساختارها افزايش يافته و ارتفاع آن‌ها كاهش مي‌يابد كه منجر به افزايش ناهمسانگردي هندسي مي‌شود. نتايج اين پژوهش نشان مي‌دهد كه چارچوب شناسايي اجماعي ارائه‌شده، امكان استخراج مجموعه‌اي پايدار و فيزيكي از گردابه‌هاي هرپين را فراهم كرده و تصويري منسجم‌تر از سازمان‌دهي ساختارهاي منسجم در جريان آشفته ديواره‌اي ارائه مي‌دهد.

جريان آشفته كانال , ساختارهاي منسجم , گردابه‌هاي هرپين , شناسايي گردابه