مدلسازی عددی جریان و انتقال گردابه با استفاده از ریز شبکه ها

در این تحقیق یک مدل هیدرورینامیکی دو بعدی افقی بر پایه ی معادلات غیر دائمی ناویر-استوکس با استفاده از ریز شبکه ها جهت مدل سازی پدیده های گردابه ای توسعه داده شده است. روش حل بر پایه ی الگوی گام جزئی که از دو گام کلی؛ 1- محاسبه ی سرعت های موقت در غیاب جمله فشار و 2- حل معادله ی پواسون و ارضای شرط پیوستگی و سپس اصلاح سرعت های موقت و محاسبه ی سرعت های نهایی تشکیل شده، استفاده گردیده است. روش حجم محدود جهت گسسته-سازی معادلات و روش تکراری sor جهت حل فرم بی بعد شده ی معادلات حاکم در فضای شبکه های ریز شونده ی دو طرفه استفاده شده است. در هنگام استفاده از ریز شبکه ها اعمال شرایط مرزی مناسب در فصل مشترک شبکه های ریز و درشت و همچنین دقت گسسته سازی معادلات و میانگین گیری مقادیر در سلول های مجاور مرز از اهمیت بسیاری برخوردارند. الگوی های گسسته سازی مورد استفاده در این تحقیق دقتی از مرتبه ی 2 را در مکان و زمان پدید می آورند و جهت یکسان سازی دقت گسسته سازی در فصل مشترک شبکه ها و سایر نقاط مدل و همچنین ایجاد ارتباط دو طرفه بین شبکه ها از سلول های مجازی بدل استفاده شده است. همچنین در این مدل سازی جهت بررسی میزان تأثیر مرتبه ی میانگین گیری در مرز شبکه ی ریز و درشت جهت محاسبه ی سلول های مجازی بدل از دو روش درونیابی خطی و غیر خطی بهره گیری شده است. جریان در حفره ای با دریچه ی لغزان، گردابه ی پیرسون و پدیده ی ریزش گردابه در پشت استوانه و متوازی السطوح با مقطع مربعی جهت تعیین ضریب درگ، عدد استروهال جریان و رینولدز بحرانی در جریان آزاد مدل سازی شده اند، نتایج حاصل با نتایج حاصل از حل تحلیلی، اندازه گیری های آزمایشگاهی و مدل سازی های عددی مختلف ارائه شده توسط محققین پیشین مقایسه شده و عملکرد مدل مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که مدل ارائه شده در این پایان نامه عملکرد مناسبی در شبیه سازی پدیده های هیدرودینامیک با ساختار پیچیده در فضای شبکه های ریز شونده از خود نشان می دهد.