15668

15668

تحليل مدل‌هاي ديناميكي سراسري مقياس زيرشبكه براي ميدان‌هاي جريان و غلظت در رهيافت شبيه‌سازي گردابه‌‌هاي بزرگ

دكتري

تبديل انرژي

فروردين ماه 1395

فروردين ماه 1395

دكتر فرزاد بازديدي طهراني

مكانيك

چكيده در رساله حاضر، مدل‌هاي ديناميكي سراسري مقياس زيرشبكه براي ميدان‌هاي جريان و غلظت در رهيافت شبيه‌سازي گردابه‌‌هاي بزرگ در مسأله پراكندگي آلاينده‌ها در اطراف يك ساختمان مدل مورد تحليل عددي قرار مي‌گيرند. براي اين منظور عملكرد چندين مدل‌ مقياس زيرشبكه مختلف براي تانسور تنش مقياس زيرشبكه و همچنين بردار شار اسكالر مقياس زيرشبكه در رهيافت شامل 1- مدل اسماگورينسكي استاندارد براي ميدان جريان به همراه مدل عدد اشميت مقياس زيرشبكه ثابت براي ميدان غلظت، 2- مدل اسماگورينسكي ديناميكي براي ميدان جريان به همراه مدل ديناميكي براي ميدان غلظت و 3- مدل‌هاي ديناميكي سراسري براي ميدان‌هاي جريان و غلظت با يكديگر مقايسه شده و با داده‌هاي آزمايشگاهي تونل باد موجود اعتبارسنجي مي‌شوند. مدل‌هاي ديناميكي سراسري براي لزجت گردابه‌اي و ضريب پخش گردابه‌اي مقياس زيرشبكه نيازي به ثابت‌هاي تجربي ندارند و ضرايب مدل در آن‌ها به جريان وابسته بوده و به صورت ديناميكي محاسبه مي‌شوند. اعمال اين مدل‌ها و هزينه‌هاي محاسباتي آن‌ها چندان از مدل‌هاي ديناميكي قبلي بيش‌تر نمي‌باشد و تنها به يك مرحله فيلتر آزمون نياز دارد. علاوه بر آن، اين مدل‌ها به هيچ‌گونه روش‌هاي پايدارسازي عددي اضافي از قبيل متوسط‌گيري مكاني و زماني يا روش قطع‌كردن ضرايب مدل كه غير فيزيكي هم هستند، نيازي ندارند و بنابراين مي‌توان آن‌ها را در هندسه‌هاي جريان پيچيده‌اي كه هيچ جهت همگني ندارند هم اعمال كرد. با توجه به نقش بسيار مهم شبكه‌هاي محاسباتي توليدشده در رهيافت در تفكيك مقياس‌هاي شبكه و زيرشبكه، در ابتدا كيفيت تظريف شبكه‌هاي محاسباتي با استفاده از معيار همبستگي‌ دو نقطه‌اي و همچنين با مقايسه عرض فيلتر در رهيافت با مقياس‌هاي طولي آشفتگي مختلف از قبيل مقياس طولي ادي‌هاي بزرگ، مقياس طولي تيلور و مقياس طولي كولمگروف ارزيابي مي‌شود. از طرفي با توجه به اين نكته كه در صورت عدم توليد مناسب شرايط مرزي ورودي آشفته در رهيافت ، امكان مقايسه صحيح ميان مدل‌هاي مقياس‌ زيرشبكه مختلف براي ميدان‌هاي جريان و غلظت وجود ندارد لذا در قسمت بعدي نتايج اين رساله، جنبه‌هاي گوناگون عملكرد چهار نوع از معروف‌ترين روش‌هاي توليد آشفتگي جريان ورودي يعني روش سنتزي طيفي ، روش ورتكس ، روش نگاشت داخلي و همچنين روش بدون آشفتگي ورودي برمبناي دو دسته اصلي توليدكننده‌هاي آشفتگي جريان ورودي در (يعني روش‌هاي آشفتگي سنتزي و پيشرو) براي پيش‌بيني ميدان جريان و پراكندگي آلاينده‌ها در اطراف يك ساختمان مدل با يكديگر مقايسه شده‌اند. در بخش پاياني اين رساله به منظور مقايسه كمّي‌ شكل و دامنه مدهاي مكاني و زماني بدست‌آمده از رهيافت و همچنين ارزيابي رفتار گذرا، آشكارسازي ساختارهاي غالب و ويژگي‌هاي كليدي ميدان جريان، مقياس‌هاي زماني و توزيع‌هاي مكاني آن‌ها، از روش تجزيه متعامد بهينه استفاده شده است. واژه‌هاي كليدي: رهيافت شبيه‌سازي گردابه‌هاي بزرگ، مدل‌هاي ديناميكي سراسري مقياس زيرشبكه، توليد آشفتگي جريان ورودي، ديناميك سيالات محاسباتي، پراكندگي آلاينده‌ها