مطالعه روش‌های پایدارسازی و اصلاح مدل رتبه‎کاسته چرخش اقیانوسی شبه‌‌ژئوستروفیک تک لایه بر پایه روش تجزیه مود دینامیکی

نویسندگان

1 آزمایشگاه پژوهشی توربولانس و دینامیک سیالات محاسباتی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه قـم، قم، ایران

2 آزمایشگاه پژوهشی توربولانس و دینامیک سیالات محاسباتی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه قـم، قم، ایران

doi
10.22060/mej.2025.24431.7871
چکیده

از آنجا که روش‌های تحلیلی دارای دقت کم و دامنه کاربرد محدودی می‌باشد، لذا محققین به استفاده از روش‌های عددی روی آوردند. این دسته از روش‌ها به دلیل محدودیت سخت‌افزارهای کامپیوتری به ویژه برای مسائل ناپایا، همواره از سرعت و عملکرد خوبی برخوردار نیستند. از جمله راهکارهای موجود، استفاده از مدل‌‌های رتبه‌کاسته بوده که با کاستن از پیچیدگی‌های سیستم، سرعت آن افزوده می‌شود. در صورتی که سیستم دینامیکی غیرخطی و دارای پیچیدگی‎های خاص باشد حساسیت به چگونگی محاسبه ساختارهای غالب در دینامیک آن بیشتر شده و نیاز است مودهای آن از روش‌هایی با ویژگی منطبق با فیزیک مسئله محاسبه شوند. مدل‌های رتبه‌کاسته حاصل از تصویر‌سازی معادلات حاکم بر میدان جریان در فضای مودال، ممکن است به دلیل خطاهای ذاتی سیستم دینامیکی دقت بالایی در پیش‌بینی تغییرات زمانی میدان جریان نداشته باشند. به منظور بهبود پیش‌بینی زمانی مدل رتبه‎کاسته یک ترم اصلاح به معادله سیستم دینامیکی افزوده می‌شود. ویژگی مهم مدل رتبه‌کاسته جایگزین با رفع مشکل دقت آن، سرعت بالای محاسبات آن می‌باشد. بر این اساس، برای عدد رینولدز 450 و عدد راسبی 0/0036، داده‎های حل عددی مستقیم در یک بازه زمانی 450 دقیقه تولید شده‎اند. در حالی که با بهره‎گیری از مدل رتبه‌کاسته جایگزین، پیش‎بینی دینامیک میدان جریان در حدود 21 دقیقه زمان برده که اختلاف زمان محاسباتی قابل توجهی را نشان می‌دهد.