نام پژوهشگر: یگانه امینی

بررسی روشهای عددی و شبیه سازی جریان دو فازی stratified به کمک مدل spm-4 درکانال افقی
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه تربیت مدرس - دانشکده فنی مهندسی 1389
  یگانه امینی   محمرضا انصاری

در این پایان نامه شبیه سازی عددی جریان دو فازی به کمک مدل spm انجام شده است. سپس به منظور بررسی توانایی روشهای مختلف عددی، هفت مسئله معتبر در جریان دو فازی انتخاب و دقت روشهای عددی مختلف در پیش بینی رفتار جریان با هم مقایسه شد. بدین منظور جریان دو فازی لایه ای در داخل کانال افقی ( داکت) با سطح مقطع مربع در نظر گرفته شده است. مدل مورد استفاده، مدل تک فشاره- چهار معادله میباشد که شامل دو معادله پیوستگی و دو معادله مومنتم است. استفاده از ترم تصحیح فشار دینامیکی در این تحقیق برای مدل بدرفتار spm سبب شد تا معادلات در محدوده وسیع تری نسبت به استفاده از ترم تصحیح فشار هیدرواستاتیکی هایپربولیک باشند. در این محدوده مسائل shock tube قرار دارند که مورد بررسی قرار گرفتند. هدف از این رساله تعمیم روش های موجود در جریان تک فاز به معادلات spm در جریان دو فاز می باشد. بدین منظور انواع روشهای مختلف عددی از قبیل روشهای پایستار مرکزی، روش گدونفی مرتبه اول بادسو، روشهای تسخیر شوک مرتبه بالا و روشهای کاهنده تغییرات(tvd) برای شبیه سازی جریان دو فازی مورد مطالعه و مقایسه قرار گرفتند. ابتدا معادلات حاکم گسسته سازی شدند، سپس کدهای مربوط به هر مسئله با کمک روشهای گفته شده در این رساله در نرم افزار فرترن بطور دقیق و کامل نوشته شده بعد از آن صحت روشها مورد بررسی قرار گرفته است. روش های مذکور بر خلاف الگوریتم هایی که از یک شبکه جابجا شده برای محاسبه ترم فشار استفاده می کنند دارای پیچیدگی نمی باشند و زمان محاسباتی آنها نیز بر خلاف روش عددی رو پایین است. در تسخیر ناپیوستگی های میدان حل برای به دست آمدن جواب های کاملا قطعی روش های تسخیر شوک مرتبه بالا نظیر muscl-rusanov و tvd به عنوان روش های عددی بهینه انتخاب شد که هم از دقت خوبی یرخوردار است و هم هزینه محاسبات کاهش پیدا کرده است. نشان داده شد که مدل spm به دلیل داشتن دو معادله پیوستگی و دو معادله مومنتم به خوبی می تواند رفتار جریانهایی که دوفاز بصورت ضعیفی با هم couple باشد به طوری که پخش موج در هر فاز با سرعتهای مختلفی صورت گیرد را پیش بینی کند. از طرف دیگر مدل spm نمی تواند رفتار جریان هایی که در آنها اختلاف سرعت بین دوفاز گاز و مایع کم است و دو فاز به یکدیگر کوپل می باشند را پیش بینی کند، لذا پیشنهاد می شود از مدل های مخلوط مانند فلاکس رانشی که شامل یک معادله مومنتم مخلوط است، در این گونه مسائل استفاده شود.