بررسی عددی جریان سیال همراه با انتقال حرارت در شبکه هم مکان و مقایسه آن با شبکه جابه جا شده

در دینامیک سیالات محاسباتی دو نوع شبکه برای حل معادلات حاکم وجود دارد: شبکه جابه جاشده و شبکه هم مکان ؛ که تفاوت آن ها در مکان ذخیره سازی سرعت است و همچنین پیچیدگی هندسی شبکه جابه جاشده نسبت به شبکه هم مکان زیادتر می باشد. زمانی که معادلات حاکم در شبکه هم مکان حل می شوند، مشکل نوسانات فشار به وجود می آید. برای حل این مشکل روش های مختلفی مطرح است که در این پژوهش روش درون یابی مومنتوم و فرم های تصحیح شده آن، روش درون یابی گرادیان فشار و روش تصحیح فشار هموارساز بررسی شده اند. برای حل معادلات از الگوریتم سیمپل بر پایه روش حجم محدود استفاده شده است. جهت اعتبارسنجی مدل عددی، نتایج با حل های معتبر موجود مقایسه و عدد ناسلت متوسط ارائه شده است. نتایج این روش ها و روش شبکه جابه جاشده برای مسئله جابه جایی طبیعی درون محفظه بسته، مقایسه گردیده است. نتایج به صورت پروفیل های سرعت، فشار، دما و همچنین خطوط جریان و کانتور فشار ارائه شده است. در شبکه هم مکان نوسانات علاوه بر میدان فشار در میدان سرعت نیز مشاهده شده است. این نوسانات بر روی میدان دما تاثیری نداشته و میدان دما کاملا هموار به دست آمده و تطابق خوبی با شبکه جابه جاشده دارد. همچنین عدد ناسلت به دست آمده در روش های مختلف حل در شبکه هم مکان با یکدیگر برابر می باشند. با توجه به نتایج حاصله ملاحظه می شود که روش درون یابی گرادیان فشار توانایی حل مشکل نوسانات فشار را به طور کامل نداشته و فقط آن را کاهش داده است. روش درون یابی مومنتوم و تصحیح فشار هموارساز در نزدیکی دیوار بالایی حفره موفق عمل نکرده اند و هنوز فشار و سرعت دارای نوسان هستند. از طرف دیگر با توجه به نتایج به دست آمده، مدت زمان همگرایی و تعداد تکرار در روش شبکه هم مکان نسبت به شبکه جابه جاشده کمتر است. در مسئله حاضر شبکه جابه جاشده نتایج بهتری را ارائه می دهد. روش شبکه جابه جاشده، سرعت و فشار را به خوبی پیش بینی می نماید و هم چنین عدد ناسلت به دست آمده در این نوع شبکه دقیقا با یکی از حل های معتبر انجام شده برابر است.