حل عددی جریان آشفته اطراف سه استوانه ی مربعی در آرایش پشت سر هم به روش شبیه سازی گردابه های بزرگ

در این پژوهش جریان آشفته ی عبوری از دو و سه استوانه ی مربعی پشت سر هم به روش شبیه سازی گردابه های بزرگ مورد مطالعه قرار می گیرد. برای حل معادلات فیلتر شده ی ناویر-استوکس از مدل های مقیاس زیرشبکه ی مختلفی نظیر اسماگورینسکی-لیلی ، اسماگورینسکی-لیلی دینامیکی ، ویل و دابلیو ام ال ای اس استفاده شده است. کلیه ی شبیه سازی ها به صورت سه بعدی و گذرا در محیط نرم افزار انسیس فلوئنت 14، به روش حجم محدود و برای عدد رینولدز 500 صورت گرفته است. تاثیر فاصله ی میان استوانه ها بر ساختار جریان و کیفیت ریزش گردابه ها مورد بررسی قرار گرفته است. برای جریان پیرامون دو استوانه ی مربعی متوالی، دو فاصله ی بحرانی به دست آمده است. عبور از این فواصل بحرانی تغییرات ناگهانی در الگوی جریان، ضرایب آیرودینامیکی و عدد استروهال را به همراه دارد. در فاصله ی بحرانی اول ضرایب آیرودینامیکی متوسط و نوسانی ناگهان افزایش و در فاصله ی بحرانی دوم، ناگهان کاهش می یابند. تغییرات عدد استروهال عکس ضرایب آیرودینامیکی است. نشان داده شده است که در یک محدوده ی خاص از فاصله ی میان دو استوانه، میدان جریانی که از حل معادلات ناویر-استوکس به دست می آید وابسته به شرایط اولیه ای است که پیمایش زمانی با آن آغاز می شود. این محدوده ی خاص همان حد فاصل فواصل بحرانی اول و دوم است و محدوده ی هیسترزیس نامیده می شود. برای جریان عبوری از سه استوانه ی مربعی پشت سر هم، سه الگوی متمایز به دست آمده است. این دسته بندی بر اساس امکان یا عدم امکان ریزش گردابه ها در فضای میان جفت استوانه های متوالی صورت گرفته است. نتایج مربوط به جریان پیرامون دو استوانه ی متوالی با نتایج شبیه سازی عددی مستقیم مقایسه شده است و نشان داده شده که با صرف هزینه ی محاسباتی به مراتب کمتر، می توان به نتایجی با همان دقت دست یافت.