نام پژوهشگر: امیررضا نیازمند
امیررضا نیازمند بهزاد قدیری دهکردی
شبیه سازی جریان های سیالات و پیش بینی رفتار آنها همواره یکی از خواسته های مهندسین در طراحی های حرارتی و سیالاتی بوده است. با توجه به فرمول های ناویر و استوکس که بیان کننده رفتار یک سیال به عنوان یک محیط پیوسته است و میزان اغتشاش در جریان اگر تعداد نقاط شبکه محاسباتی به حدی باشد که بتواند تمامی جزئیات جریان را محاسبه کند آنگاه روش مورد نظر را شبیه سازی مستقیم عددی می گویند. با نگاهی به میزان نقاط مورد نیاز و میزان گام های زمانی بر حسب معیارهای کولموگروف مشخص می شود که برای انجام این روش نیاز به کامپیوتر های موازی با حافظه های بسیار زیاد لازم است که هزینه محاسبات را بسیار بالا می برد. برای کاهش دادن این هزینه ها معمولاً از روش های شبیه سازی گردابه های بزرگ یا معادلات ناویر استوکس متوسط گیری شده رینولدز یا ترکیبی از این دو استفاده می شود. در روش شبیه سازی گردابه های بزرگ، با فیلتر کردن جریان و خارج ساختن ساختار های گردشی ریز جریان، اثرات آن ها را با استفاده از زیر مدل ها جایگزین می کنند. در روش دوم که به روش متوسط گیری زمانی نیز مشهور است، اثرات تناوبات در طول زمان را با استفاده از متوسط گیری زمانی از بین برده و این اثرات را با استفاده از مدل های جبری یا چند معادله ای جایگزین می کنند. در این پایان نامه با توسعه کد بر مبنای روش حجم محدود در حالت های دو و سه بعدی برای حل معادلات سیالات و روش های مدل سازی اغتشاش بر پایه ی متوسط گیری زمانی و فیلتر مکانی، جریان را در هندسه حفره مدل کرد. همچنین برای سرعت بخشیدن به حا معادلات از روش های محاسبات موازی در توسعه ی این کد بهره برده شده است. کلیه نتایج از جمله دقت نتایج، خطوط جریان، سرعت همگرایی، زمان حل برای این دو روش مورد بحث و بررسی قرار گرفته است و در انتها نقاط ضعف و قوت هر روش مورد بحث قرار گرفته است.