شبیه سازی گردابه های بزرگ لایه اختلاطی تراکم پذیر آشفته با استفاده از مدل های اسماگورینسکی و دینامیکی کلارک

با توجه به رشد و توسعه قدرت محاسباتی و نیاز روزافزون به حل دقیق جریان های موجود درصنعت و کاربردهای مهندسی که اغلب جز جریان های آشفته محسوب می شوند روش شبیه سازی گردابه های بزرگ به عنوان یک روش مهم و دقیق در حل این نوع جریان ها محسوب می گردد. در روش شبیه سازی گردابه های بزرگ برخلاف روش شبیه سازی مستقیم عددی همه گردابه های میدان جریان حل نمی شود. در واقع این روش بر اساس تقسیم بندی میدان جریان به دو قسمت مقیاس های حل شده و مقیاس های زیرشبکه می باشد. مقیاس های بزرگ مستقیما توسط معادلات ناویراستوکس حل می شوند، در صورتیکه اثرات مقیاس های کوچک و تقابل آنها با مقیاس های حل شده به صورت مدل وارد معادلات می گردد. در این تحقیق روش شبیه سازی گردابه های بزرگ برای شبیه سازی لایه اختلاطی زمانی تراکم پذیر آشفته توسط مدل های اسماگورینسکی و دینامیکی کلارک مورداستفاده قرار گرفته است. ضریب اسماگورینسکی معمولاً به روش تجربی انتخاب می شود و مدل های دینامیکی به منظور تخمین بهتر این ضریب می باشند که مستلزم اعمال فیلتر آزمون هستند. در این تحقیق برای حل عددی معادلات حاکم بر میدان جریان روش اختلاف محدود بکار رفته بطوریکه برای گسسته سازی ترم های ویسکوز و جابجایی به ترتیب روش های مرتبه 2 و مرتبه 4 و برای ترم زمانی روش رانگ کوتای مرتبه 2 مورداستفاده قرار گرفته است. مقایسه نتایج به دست آمده با نتایج روش شبیه سازی مستقیم عددی نشان می دهد که مدل های دینامیکی با وجود هزینه بالاتر به دلیل محاسبه ضریب مدل در هر نقطه و ارائه نتایج دقیق تر مطلوب هستند. قابل ذکر است که نتایج در عدد رینولدز 50 و عدد ماخ 0.2 ارائه شده اند.