توسعه مدل عددی سه بعدی large eddy simulation جهت بررسی هیدرولیک جریان آشفته اطراف موانع در کانالهای باز

تحقیق حاضر با هدف توسعه مدل عددی سه بعدی بر اساس روش شبیه سازی گردابه های بزرگ جریان برای محاسبات میدان جریان آشفته در اطراف موانع و بر پایه حل معادلات جریان و پیوستگی صورت گرفته است. معادلات فیلتر شده مکانی ناویر- استوکس به عنوان معادلات حاکم با استفاده از روش احجام محدود گسسته شده و ترمهای تنشهای زیر شبکه که حاصل این فیلتر سازی هستند، با دو نمونه از مدلهای زیر شبکه متداول استاندارد و دینامیک، ضمن ایجاد تغییراتی فراخور کاربردهای این رساله در مدل اعمال شده اند. پایه مدل محاسباتی توسعه یافته، مدل عددی wise است. مدل مذکور یک مدل مبتنی بر روش rans و مدلهای آشفتگی k-? است. روش عددی مورد استفاده در این مدل به عنوان پایه ای برای حل جریان در صفحات متعامد برای مدل سه بعدی مورد استفاده قرار گرفته است در حالیکه معادلات حاکم از معادلات متوسط زمانی ناویر- استوکس به معادلات متوسط مکانی برای شبیه سازی گردابه های بزرگ تغییر یافته اند. به منظور کاهش نیاز به توان رایانه ای بسیار بالا و محدودیتهای موجود در این زمینه، جریان در محدوده های کنار دیواره ها و کف کانال با دو دسته از مدلهای نزدیک جداره در حالت ارتقاء یافته و همچنین یک روش ترکیبی دولایه ای tble شبیه سازی شده است. مدل تدوین شده در مجموع در تستهای صحت سنجی و ارزیابی در جنبه های مختلف توانسته است با نتایج تحلیلی و آزمایشگاهی مرجع انطباق یافته و برای شبیه سازی های کاربردی آماده گردد. در شبیه سازی های انجام شده کاربردی برای جریان عبوری از پله پایین رونده، تپه های ماسه ای و رژیمهای مختلف جریان عبوری از روی مانع نیمکره، عملکرد مدل در برآورد میدان متوسط سرعت و لحظه ای، میدان فشار دینامیک و کلی، تنشهای آشفتگی، پدیده های ناماندگار، جدایش و بازگشت و تولید انواع گردابه های جریان موثر عمل نموده و تطابق مناسبی ایجاد نماید. تطابق کیفی و کمی پارامترهای مذکور با نتایج آزمایشگاهی مرجع، زمینه را برای انجام مجموعه آزمایشهای عددی گسترده برای استحصال نتایج کاربردی در زمینه اندرکنش جریان و سازه های هیدرولیکی واقع بر مسیر جریان فراهم آورده است.