مرجع مهندسی كنترل | دانش با کیفیت در مرز علم
بسیاری از جریانهای سیالاتی که در طبیعت وجود دارند بشدت متاثر از پدیده اغتشاشات هستند. در ابتدا آزمایش رینولدز مشخص کرد که جریانها بر اساس نسبت نیروی مومنتوم به نیروی ویسکوز میتوانند به حالت لایه ای، حالت گذار و حالت مغشوش دسته بندی شوند. این نسبت نیروها عدد رینولدز نامیده شده و نقش بسیار بزرگی در مکانیک سیالات ایفا مینماید. در جریان لایهای نسبت نیروی مومنتوم به ویسکوز کم است و در حقیقت اصطکاک درون سیال میتواند نوسانات بسیار ریز ایجاد شده را میرا کند و لایه های مختلف سیال بدون اثر بر یکدیگر بر روی هم حرکت میکنند. با افزایش عدد رینولدز و کوچک شدن نیروی ویسکوز (همانند اصطکاک عمل میکند) نوسانات ایجاد شده در برخی نقاط میرا نشده و بر جریان سیال اثر میگذارد. در حالت گذار لایه ها ممکن است تغییر مسیر بدهند، اما در هم نفود نکرده و حالت لایه ای را از دست نمیدهند. در حالت مغشوش نیروهای ویسکوز نسبت به نیروهای مومنتوم بسیار کوچک میشوند و در این حالت نوسانات (مثل نویزها) نه تنها میرا نشده بلکه با سرعت بیشتری پخش شده و بر لایه ها اثر میگذارند. در این حالت دیگر از لایه های جریان خبری نیست. این نویزها بنا به دلایل بسیاری مانند زبری سطح، تغییرات دما فشار و چگالی، و … ایجاد میشوند. نهایتا این نوسانات باعث ایجاد اختلاط و گردابه های ریز و درشتی میشود که با سرعتهای مختلفی دوران میکنند و بر انتقال مومنتوم، انرژی و … بسیار تاثیرگذار هستند.
اساس ایجاد این پدیده و گذار از حالت آرام به مغشوش از نظر ریاضیات مشخص نشده است. با این حال تئوریهایی در این زمینه ارائه شده که در برخی مسائل به خوبی رفتار جریان را پیشبینی کردهاند.
با گسترش روشهای عددی حجم محدود تلاش برای مدلسازی این پدیده گسترش یافت و روشهایی مانند LES و URANS توسعه داده شده‌اند. این روشها در اکثر کدهای دینامیک سیالات محاسباتی قابل استفاده هستند.
با این حال برای استفاده صحیح از این مدلها و رسیدن به جواب صحیح بایستی ابتدا نوع جریان را مشخص کرد، سپس رینولدز جریان را محاسبه نمود و بر اساس این موارد و همچنین قابلیتهای محاسباتی (سرعت پردازش cpu و حافظه ram و) مدل مناسب را اختیار نمود. خانواده روشهای مدلسازی اغتشاشی URANS خود به زیر مجموعه های زیادی مانند k-ε و k-ω و … تقسیم بندیمیشوند. برای روشهای ذکر شده نیز مدلهای مختلفی ارائه شده است.
در این دوره ابتدا به معرفی پدیده اغتشاشات و اهمیت آن در پدیده های سیالاتی پرداخته خواهد شد. سپس برای انواع جریان های داخلی و جریانهای خارجی روتین شبیهسازی اغتشاشی صورت خواهد گرفت. این شبیه سازیها شامل موارد کلاسیکی چون جریان بر روی صفحه تخت، جریان بر روی استوانه، جریان بر روی کره، جریان درون لوله، جریان درون لوله دارای تغییر ناگهانی در سطح مقطع (پله) میشود. سپس تئوریهای موجود برای مدلسازی اغتشاشات به صورت خلاصه ارائه میشود تا دانشجو بتواند درک بهتری از چرایی استفاده از یک مدل خاص داشته باشد. این بخش ها برای تبیین تفاوت در مدلها بسیار مفید میباشند. نهایتا اغتشاشات برای پدیده هایی همچون جریانهای تراکمپذیر و انتقال حرارت نیز با استفاده از شبیه سازی مسئله در فلوئنت مورد بحث قرار میگیرند. بیشتر شبیه سازیها در این دوره با استفاده از مدلهای URANS میباشند، گرچه در انتهای دوره در مورد روشهای LES در دو بعد و سه بعد نیز مطالبی ارائه خواهد شد.
ترتیب جلسات به صورت زیر است.
| ردیف | موضوع | موارد مطرح شده در جلسه |
| جلسه 1 | معرفی مفهوم اغتشاشات | 1- حل جریان درون لوله به صورت مغشوش در فلوئنت2- ارائه ای از چند جریان مغشوش
3- مقایسه روشهای مختلف در شبیهسازی یک پدیده 4- معرفی مدلهای موجود در فلوئنت در شبیهسازی پدیده ها |
| 51 دقیقه | ||
| جلسه 2 | جریان آرام و مغشوش درون لوله | 1- حل دو بعدی تقارن محوری جریان داخلی درون لوله2- مفهوم لایه مرزی در لوله ها (مشاهده آن)
3- مفهوم جریان توسعه یافته (استخراج داده ها و نمایش نمودار سرعت جریان) 4- حل جریان مغشوش درون لوله (دو بعدی تقارن محوری) 5- مشاهده اثر اغتشاشات بر لایه مرزی و پروفایل سرعت |
| 56 دقیقه | ||
| جلسه 3 | جریان آرام خارجی روی استوانه | 1- شبکه بندی دو بعدی2- شبکه بندی منظم
3- حل دو بعدی 4- بردارهای سرعت 5- محاسبه ضریب درگ و ضریب فشار |
| 60 دقیقه | ||
| جلسه 4 | جریان مغشوش خارجی روی استوانه | 1- جریان با رینولدز بالا2- مشاهده ویک های ایجاد شده در پشت جسم
3- مفهوم نقطه جدایش جریان 4- ساخت انیمیشن اثر اغتشاشات بر روی ویک ها |
| 40 دقیقه | ||
| جلسه 5 | جریان مغشوش خارجی بر روی کره | 1- شبکه بندی سه بعدی با استفاده از multizone2- شبکه بندی ساختار یافته
3- شبیه سازی اغتشاشات بر روی کره 4- مشاهده گردابه ها در پشت جسم 5- ضریب اصطکاک |
| 80 دقیقه | ||
| جلسه 6 | جریان خارجی بر روی صفحه تخت | 1- شبیه سازی دو بعدی2- تعیین مرز غیر فیزیکی
3- مشاهده پروفیل سرعت 4- پیک پروفیل سرعت 5- مشاهده رشد لایه مرزی 6- کانتور ورتیسیته |
| 56 دقیقه | ||
| جلسه 7 | جریان درون مجرا با تغییر ناگهانی سطح مقطع | 1- شبیه سازی دو بعدی تقارن محوری2- وجود گردابه ها در رینودلزهای پایین
3- مقایسه با نتایج یک مقاله آزمایشگاهی 4- اعتبارسنجی مقاله 5- استخراج داده ها از طریق digitiezer 6- نمودار سرعت محوری |
| 51 دقیقه | ||
| جلسه 8 | جریان مغشوش خروجی از جت | 1- شبکه بندی دو بعدی تقارن محوری2- مرز غیر فیزیکی دور دست
3- استخراج داده ها و انتقال به Matlab 4- محاسبه پروفیل سرعت ½ در Matlab 5- شبیه سازی آرام و مغشوش 6- نمایش آیینه ای در فلوئنت |
| 57 دقیقه | ||
| جلسه 9 | تئوری های موجود برای اغتشاشات | 1- آزمایش رینولدز2- معرفی عوامل ایجاد کننده اغتشاشات
3- نظریه کولموگروف و عدد نادسن 4- متوسط گیری مکانی و زمانی 5- تنش رینولدز و معادله دیفرانسیل اغتشاشات |
| 58 دقیقه | ||
| چلسه 10 | معرفی تئوریهای حاکم بر روشهای مبتنی بر ویسکوزیته اغتشاشی | 1- فرض بوزینسک و مفهوم ویسکوزیته اغتشاشی2- مفهوم طول اختلاط و تابع دیواره
3- مدلهای صفر معادله ای و یک معادله ای 4- مفهایم زیرلایه ویسکوز، لایه بافر و منطقه کاملا مغشوش 5- ناحیه log-law (ناحیه با قانون لگاریتمی) 6- تفاوت ها و نقاط قوت مدلهای مختلف k-ε 7- مقایسه مدلهای Standard ، RNG و Realizable |
| 47 دقیقه | ||
| جلسه 11 | اثرات دیوار بر اغتشاشاتتوابع دیواره | 1- مفهوم y+ و u+2- اثرات مرز دیوار بر روی پروفیل سرعت
3- عملکرد مدلهای مختلف در y+های متفاوت 4- مفهوم جریان low_RE یا High_RE در توابع دیواره 5- پیشنهادهای کاربردی برای انتخاب شبکه و مدل مناسب اغتشاشی 6- اثر اغتشاشات داخل شده از مرز ورودی و نحوه تخمین مقادیر آنها |
| 56 دقیقه | ||
| جلسه 12 | آموزش اصلاح شبکه برای رسیدن به y+ مناسب | 1- شبیهسازی دو بعدی جریان بر روی بیضیگون2- مقایسه توابع دیواره مختلف در فلوئنت
3- معرفی تابع دیواره EWT 4- راستی آزمایی نتایج با مقایسه با نتایج آزمایشگاهی 5- رسم نمودار y+ بر روی دیواره 6- اصلاح شبکه و رسم مجدد y+ |
| 63 دقیق | ||
| جلسه 13 | اغتشاشات در جریانهای تراکم پذیر در مدلهای مبتنی بر چگالی | 1- شبیهسازی جریان تراکم پذیر2- جریان در نازل همگرا واگرا
3- آموزش حل یک بعدی در فلوئنت از طریق inviscid flow 4- کاربرد مدل اغتشاشی spallart_allmaras 5- مشاهده شوک 6- استفاده از adaption برای حل بهتر در اطراف shock |
| 52 دقیقه | ||
| جلسه 14 | اثر اغتشاشات بر انتقال حرارت و انتخاب تابع دیواره مناسب | 1- انتقال حرارت از دیوار در جریان روی صفحه تخت2- اعمال شار حرارتی ثابت به دیواره
3- اثر تابع دیواره بر انتقال حرارت 4- تابع دیواره مناسب برای انتقال حرارت 5- مقایسه نتایج با شبکه بندی ریز و y+≈1 و شبکه بندی درشت y+≈50 6- رسم y+، u+ و T+ در اکسل 7- ایجاد جریان کاملا توسعه یافته از طریق انتقال داده ها از مرز خروجی به ورودی 8- روش استفاده از پروفیلها |
| 65 دقیقه |
لطفا نظرات خود را از ما دریغ ننمایید.
- لینک دانلود فایل بلافاصله بعد از پرداخت وجه به نمایش در خواهد آمد.
- همچنین لینک دانلود به ایمیل شما ارسال خواهد شد به همین دلیل ایمیل خود را به دقت وارد نمایید.
- ممکن است ایمیل ارسالی به پوشه اسپم یا Bulk ایمیل شما ارسال شده باشد.
- در صورتی که به هر دلیلی موفق به دانلود فایل مورد نظر نشدید با ما تماس بگیرید.
دیدگاهها
هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.