فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

اکثر سیستم‌های سیالاتی دارای جریان‌هایی از نوع آشفته هستند و برای شبیه‌سازی عددی آن‌ها باید از مدل‌های آشفتگی استفاده شود. مدل‌های آشفتگی به دو دسته‌ی اصلی مدل‌های متوسط‌گیری رینولدز ناویر-استوکس رینولدز (RANS) و مدل‌های شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ (LES) تقسیم می‌شوند. در این مطالعه یک روش جدید و دقیق با پیچیدگی محاسباتی کم برای مدل‌سازی مقیاس‌های زیرشبکه‌ای بر پایه نظریه فرکتال برای رهیافت LES ارائه شده است. این مدل از دسته مدل‌های غیر لزجت-گردابه‌ای و به روش بازسازی مصنوعی میدان سرعت عمل می‌کند که در بسته منبع‌باز اپن‌فوم (OpenFoam) پیاده‌سازی شده است. در این مدل از فرضیات ساده‌ای برای به‌دست آوردن اثرات زیرشبکه‌ای از رفتار گردابه‌های مقیاس شبکه‌ای بزرگ‌تر استفاده شده است. در این مدل، از درونیابی فرکتال(Fractal) برای بهبود دقت و کاهش هزینه‌های محاسباتی استفاده شده است. نوآوری اصلی مطالعه‌ی حاضر گسترش یک مدل جدید و ساده تر زیرشبکه‌ای با بهره‌گیری از یک درونیابی فرکتال است که توانسته است هزینه‌ی محاسباتی رهیافت LES را به مقدار قابل‌توجهی کاهش دهد. برای اعتبارسنجی توانایی مدل، جریان آشفته درون کانال سه بعدی متناوب و اعداد رینولدز مختلف مدل‌سازی شده است. پارامترهای جریان آشفته به‌طور دقیق پیش‌بینی شده و با مدل‌های قوی مقیاس‌های زیرشبکه‌ای (SGS) مانند مدل دینامیک اسمگورینسکی(DSM) و مدل تنش دیر‌دورف (Deardorf) مرتبط با حل بدون مدل جریان آرام مقایسه شده‌اند. نتایج نشان می‌دهند که مدل پیشنهادی، با حفظ دقت لازم، می‌تواند هزینه‌های محاسباتی را به میزان قابل‌توجهی کاهش دهد.