مقدمات و معیارهای ارزیابی مدلهای اغتشاشی:

هدف از مدلسازی جریان مغشوش دستیابی به مدل یا تئوری قابل پیگیری است که بتوان از آن برای محاسبه و تخمین کمیت های مهم جریان از نقطه نظر عملی و کاربردی، استفاده نمود.

بصورت خاص هدف اصلی از مدلسازی جریانهای مغشوش، محاسبه و یا تخمین ترم تنشهای رینولدز میباشد.

تاریخچه تقریبا یک صد سال تحقیقات جریان مغشوش نشان داده اند که دستیابی به یک مدل تئوری یا تحلیلی ساده به دور از انتظار می باشد. درعوض استفاده از روش های حل عددی توسط کامپیوتر بسیار امیدوار کننده می باشد.

پنج روش عمده در شبیه سازی جریان مغشوش عبارتند از:

1. Direct Numerical Simulation (DNS )

2 Turbulent Viscosity Models (TVM)

3. Reynolds Stress and related Models (RSM)

4. Probability Distribution Function (PDF) methods

5. Large Eddy Simulation (LES)

برخی از علل دشواری ارائه مدلهای جامع و کامل جریان مغشوش عبارتند از:

1. سه بعدی،گذرا اتفاقی بودن جریان مغشوش

2. وجود طولها و زمان های مشخصه ی زیاد و بسیار متفاوت

3. رفتار غیر خطی ترمهای مختلف در معادلات حاکم

معیارهای ارزیابی و مقایسه جریان مغشوش:

1. جزئیات مورد بررسی

2. کامل بودن

3. هزینه و سادگی استفاده

4. محدوده ی کاربرد

5. دقت

در DNS با بدست آوردن می توان تمامی جزئیات دیگر جریان دائم از ساختار های مختلف جریان مغشوش ، توابع ارتباط یک یا چند نقطه ای و ... را بدست آورد. درحالی که در مدل طول مختلط (mixing length) صرفا حل میدان متوسط بدست آمده و هیچ کیمت آماری جریان مغشوش قابل محاسبه نمی باشد.

DNS یک روش کامل است و نیازی به هیچ پارامتر تجربی ندارد.مدل های دیگر هر کدام نیاز به یک یا چند کمیت تجربی داشته و لذا حوزه ی کاربردی محدود تری دارند.

این قسمت شامل نرم افزار مورد استفاده و سخت افزار مورد نیاز می باشد.

بستگی به ثابت های بکار رفته در مدل و محدودیت های کامپیوتری دارد. محدوده ی کاربرد یک مدل صرف نظر از دقت آن بایستی در نظر گرفته شود یعنی مجموعه معادلات و شرایط مرزی بایستی قابل حل بوده و یک مجموعه بسته باشند.

دقت یک حل عددی بستگی به موارد زیر دارد:

1.دقت مدل

2.دقت محاسبه عددی

3.دقت اندازه گیری

4.دقت در تخمین شرایط مرزی نامعلوم

 بایستی توجه داشت که در مجموع نمی توان یک مدل مشخص را به عنوان بهترین مدل معرفی نمود بلکه برای شرایط مختلف یک دسته از مدلها ارجحیت داشته و کارآیی بهتری دارند.

اغلب جریانهای با اهمیت مهندسی آشفته هستند و لذا منطقه جریان اشفته فقط از نظر تئوری مهم نیست. مهندس سیالات احتیاج با ابزار قابلی دارد که بیانگر آشفتگی باشد. در این پست مقدمه ای بر فیزیک آشفتگی و مدل کردن ان را در CFD و همچنین نرم افزار fluent که یک نرم افزار حل گر CFD می باشد ارئه شده است امیدوارم که مفید واقع شود.

دانلود

منبع اینجا