تحلیل تطبیقی مدل های مختلف آشفتگی RANS با استفاده از روش های المان محدود و حجم محدود بر روی میدان جریان و مشخصه انرژی جنبشی آشفتگی در جریان پله بازگشتی

در این مقاله شبیه سازی جریان پله بازگشتی به منظور بررسی رفتار مدل های مختلف آشفتگی با استفاده از روش های عددی المان محدود و حجم محدود برای گسسته سازی معادلات حاکم بر جریان سیال مورد مطالعه قرار گرفته است. در این تحقیق جریان مدنظر با مدل های یک و دو معادله ای به وسیله روش المان محدود و به کمک نرم افزار تجاری COMSOL و در مورد دو مدل آشفتگی تنش رینولدزی به وسیله روش حجم محدود و به کمک نرم افزار تجاری FLUENT شبیه سازی شده است. در این تحقیق جریان پله بازگشتی براساس پژوهش های گذشته صحت سنجی شده است. هندسه این جریان به صورت دو بعدی و با شرط مرزی پروفیل سرعت توسعه یافته در ورودی، فشار نسبی صفر در خروجی و دیواره های با شرط عدم لغزش شبیه سازی شده است. در این مقاله عدد رینولدز برای سیال هوا عدد ۴۷۶۲۵ براساس ارتفاع پله و سرعت میانگین m/s ۱۹۱/۱۸در ورودی در نظر گرفته شده است. شبکه بندی مورد نظر یک شبکه کاملا سازمان یافته کارتزینی با حدود ۸۰۰۰۰ المان برای y+=۳۰ می باشد. الگوریتم حل معادلات مومنتوم و پیوستگی در نرم افزار COMSOL که بر مبنای المان محدود می باشد از نوع P۱+P۱ و در کد FLUENT که بر اساس حجم محدود می باشد از نوع SIMPELC استفاده شده است. در نهایت پارامترهای میدان جریان داخل کانال همانند: خطوط جریان داخل کانال، پروفیل سرعت و انرژی جنبشی آشفتگی در مدل های مختلف آشفتگی استفاده شده بررسی و تحلیل می شوند.

کلیدواژه ها:

مدل سازی جریان آشفته ، CFD ، پله عقب گرد ، مدل های دو معادله ای ، مدل تنش رینولدزی