شبیه‌سازی ادی‌های بزرگ شعله های سندیا D، E و F با توسعه‌ مدل اشتعال لایه اختلاطی متغیر(VIML) در تولید کتابخانه دوبعدی FGM

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی امیرکبیر

2 دانشکده هوافضای دانشگاه صنعتی امیرکبیر

doi
10.22034/jfnc.2019.91450
چکیده

کتابخانه فلیملت FGM براساس دو بعد کسر مخلوط و متغیر پیشروی شکل‌گرفته است. با این کتابخانه امکان شبیه‌سازی احتراق برای جریان سوخت و اکسنده با ترکیب شیمیایی ثابت وجود دارد. شبیه‌سازی احتراق با استفاده از مدل فلیملت نیازمند افزایش ابعاد کتابخانه فلیملت به بیش از دو بعد است. شعله‌های پایلوت دار سندیا ازجمله شعله‌های با چند جریان ورودی است که از جت سوخت، جریان داغ پایلوت و هوا شکل‌گرفته‌اند. افزایش ابعاد کتابخانه فلیملت منجر به افزایش قابل‌توجه حجم کتابخانه و افزایش هزینه محاسباتی در فرایند بازخوانی و میان‌یابی داده‌ها از این کتابخانه می‌شود. این مقاله به معرفی روشی ابداعی باهدف تولید کتابخانه دوبعدی فلیملت برای میدان جریانی با چند ورودی و یا ترکیب غیرثابت سوخت و اکسنده ورودی می‌پردازد. روش ابداعی بر پایه روش مدل اشتعال لایه اختلاط (IML) توسعه‌یافته و مدل اشتعال لایه اختلاطی متغیر (VIML) نام‌گذاری می‌شود. برای اعتبارسنجی این مدل پیشنهادی، از شبیه‌سازی ادی‌های بزرگ (LES) شعله‌های سندیا D، E و F با اعداد رینولدز 22400، 33600 و 44800 بهره گرفته‌ شده است. نتایج شبیه‌سازی ادی‌های بزرگ نشان می‌دهد که کتابخانه دوبعدی توانایی مدل‌سازی میدان جریان را با سه ورودی متفاوت را دارد و می‌تواند به‌عنوان جایگزین کتابخانه هایی با ابعاد بیش از دوبعد گردد که منجر به کاهش زمان محاسبه فرایند بازیابی اطلاعات و کاهش حافظه رم  موردنیاز برای ذخیره کتابخانه به مقدار قابل‌توجهی می‌شود. نتایج شبیه‌سازی نشان‌دهنده همخوانی مناسب مقادیر میانگین و واریانس کسر مخلوط و دما با داده‌های تجربی برای هر سه شعله است. افزایش عدد رینولدز باعث افزایش خطا قبل از توسعه جریان جت در محاسبه دما شده که ناشی از عدم دقت در پیش‌بینی کسر مخلوط در آن محدوده است.