تحلیل جریان لزج توربولانس روی یک استوانه مدور با استفاده ازالگوهای جریان پتانسیل، چشمه، چاه و ورتکس

یکی از روشهای موفق، دقیق و بسیار جذاب در بررسی جریان لزج ، روش گردابه های تصادفی است که در گستره وسیعی از اعداد رینولدز به خدمت گرفته می شود و معادلات را به صورت لحظه ای و وابسته به زمان حل می نماید . در این روش ، شبیه سا زی عددی فرایند تولید ورتیسیته و چگونگی توزیع آن در طی زمان انجام می پذیرد و درآن جریان واقعی سیال بوسیله بی نهایت حباب گردابه شبیه سازی می شود . در این تحقیق ، جریان مغشوش در پیرامون استوانه ای مدور به کمک روش گردابه های تصادفی با استفاده از شیوه ای جدید در ارضاء شرایط مرزی مورد بررسی قرار گرفته است . شرط مرزی حل مساله شرط عدم لغزش یا صفر بودن سرعت نسبی روی سطح جامد در هر لحظه از زمان و شرط اولیه آن وجود جریان پتانسیل در تمام نقاط اطراف استوانه است. در اثر حرکت گردابه ها که منجر به القاء سرعت روی سطح می گردد ، یک مولفه عمودی سرعت روی سطح استوانه در هر لحظه از زمان بوجود می آید که در این تحقیق اثر این مولفه های عمودی با خلق تعدادی چشمه یا چاه روی مرز جامد صفر می گردد . به عبارت دیگر القاء میدان سرعت توسط تمام چشمه ها یا چاه های خلق شده روی سطح استوانه به صورت هم زمان مولفه عمودی سرعت روی سطح استوانه را در هر لحظه از زمان حذف و شرط مرزی را ارضاء می نماید . در نهایت با تعقیب مسیر حرکت ورتکس ها و به دست آوردن توزیع ورتیسیته ، جریان مغشوش سیال شبیه سازی می شود که باتکیه بر این توزیع ورتیسیته می توان میدان سرعت را مورد ارزیابی و محاسبه قرار داد . مشاهده توزیع ورتیسیته و نحوه حرکت گردابه ها با گذشت زمان و تشکیل گردابه های فون کارمن از نتایج مهم و قابل توصیف این تحقیق است . سپس میدان سرعت در ناحیه ای مشخص در اطراف استوانه با تکیه بر شیوه محاسبه سرعت هر گردابه ارزیابی و با نتایج آزمایشگاهی بدست آمده توسط کانتویل و کالس در عدد رینولدز 140000 مقایسه شده است . تطابق بسیار خوب نتایج آزمایشگاهی و نتایج حاصل از اجرای برنامه کامپیوتری نوشته شده با تکیه بر روش این تحقیق ، بیانگر صحت اجرای برنامه و تحلیل لحظه ای دقیق روش گردابه های تصادفی با تولید چشمه و چاه در رابطه با جریان مغشوش سیال است . بنابر این می توان بر اساس این روش بردارهای سرعت و خطوط جریان لحظه ای و متوسط را در اطراف استوانه ترسیم و رفتار سیال را در جریان توربولانس مشاهده نمود.

کلیدواژه ها:

توربولانس ، جریان پتانسیل ، چشمه ، چاه ، ورتکس