عنوان پایان‌نامه
ساختار شناسی جریان آشفته خنک کاری لایه ای با استفاده از روش تجزیه متعامد سره
- رشته تحصیلی
- مهندسی هوا - فضا - جلوبرندگی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 70542
- تاریخ دفاع
- ۲۹ شهریور ۱۳۹۴
- دانشجو
- سیدوحید محمودی جزه
- استاد راهنما
- وحید اصفهانیان, مجتبی طحانی
- چکیده
- در اغلب کاربردهای مهندسی با جریان آشفته سر و کار داریم. بنابراین شناخت صحیح پدیده‌های آشفتگی موجود در جریان از جمله ساختارهای منسجم از اهمیت بالایی برخورداراست. با شناخت صحیح این ساختارها و نحوه تعامل بین آنها می‌توان به یک الگوی مناسب در پیش‌بینی جریان‌های آشفته دست یافت و نقش هر یک را در وقوع مسائل مختلف مشخص کرد. شناخت صحیح این ساختارها راندمان بالا در مسائل مهندسی را نتیجه می‌دهد. در پایان‌نامه حاضر ابتدا نتایج به‌دست آمده از شبیه‌سازی جریان آشفته سه بعدی ناشی از برخورد یک جت با جریان اصلی در عدد رینولدز 4700 بر مبنای قطر و سرعت جت، با استفاده از رهیافت‌های شبیه‌سازی گردابه بزرگ و میانگین گیری رینولدز معادلات ناویر-استوکس ارائه شده است و برای ارزیابی دقت نتایج به‌دست آمده از رهیافت‌های LES و RANS با نتایج تجربی موجود مقایسه شده اند. در قسمت دوم پایان‌نامه، عوامل بهبود دهنده کارایی آن مورد بررسی قرار گرفته است. یکی از مواردی که در این زمینه بسیارمهم است و روی نتایج تأثیر مستقیم دارد، شرایط مرزی ورودی جریان است. یکی از راهکارهای متعارف برای تولید شرایط ورودی جریان، افزودن اغتشاشات به کمیت‌های متوسط می‌باشد. در این قسمت، به منظور آشنایی با روش‌های ایجاد اغتشاشات ورودی، مروری بر کارهای گذشته صورت گرفته و تاثیرات اعمال برخی از این روش‌ها در بهبود شبیه‌سازی عددی اندرکنش جریان عرضی با جت مورد بررسی قرار گرفته است. استباط نهایی صورت گرفته در مقایسه روش‌های تولید اغتشاشات، این گونه است که روش اغتشاشات مصنوعی نتوانسته تاثیرات جت بر جریان اصلی به خوبی نشان دهد و این امر منجر به بزرگ‌تر شدن گردابه‌ی درونی، کوچکتر شدن گردابه‌های جفت خلاف گرد و غالب شدن جریان عرضی بر جت شده است، روش اغتشاشات تصادفی و روش بانک اطلاعاتی تطبیقی رویکردی تقریبا یکسان در پیش‌بینی جریان آشفته داشته‌اند و نتایج عددی حاصل از این دو روش تقریبا یکسان می‌باشد. در قسمت سوم پایان‌نامه، از طریق نتایج حاصل از حل جریان آشفته، با استفاده از روش تجزیه متعامد سره به استخراج ساختارهای منسجم موجود در جریان آشفته پرداخته شده تا دینامیک موجود در این ساختارها قابل فهم شود. استنباط نهایی از تحلیل ساختارهای منسجم بیانگر این مطلب می‌باشد که، گردابه جفت خلاف‌گرد پس حضور جت به‌واسطه گردابه حلق‌آویز در پایین‌دست جریان
- Abstract
- Abstract Since most engineering applications deal with turbulent flows, an in-depth understanding of vortex flows such as coherent structures is a must. Proper learning of such structures and the interactions between them can help us to build an appropriate pattern in predicting turbulent flows as well as determining their roles in various events. This thesis first presents the results obtained by the 3D simulation of turbulent flows created by jet in crossflow in Reynolds number of 4700 in terms of diameter and jet velocity, and using Reynolds-averaged Navier–Stokes and Large Eddy Simulation methods. The results will further be compared with experimental data to assess the accuracy. In the second phase of the thesis, performance-improving factors will be analyzed. One of which that can be of high significance and have direct impacts on results is inflow boundary conditions. Of the conventional methods to generate inflow boundary conditions is to add turbulence to average quantities. In this section, literature review would help us to learn about the methods to create inflow turbulence as well as the effects of implementing some of these methods in improving the numerical simulation of jet in crossFlow. The results show that Synthetic turbulence is unable to show effects of Jet in crossflow properly, and this factor leads to being bigger inner vortex, smaller Counter-Rotating Vortex Pair and dominance the cross-flow on jet. Matching Databank and random fluctuations method were almost identical approach in predicting turbulent flow and the numerical results obtained by these two methods is virtually identical. Finally, The 3D POD analysis results show wake vortices are the dominant dynamic flow structures and that they interact strongly with the jet core. However, jet shear-layer vortices are more local and thus less dominant. Finally, POD reconstruction shows that the CVP originates from the hanging vortex formed at the lateral sides of the jet. Keywords: Film Cooling, Large Eddy Simulation, Inlet Boundary Condition, Proper Orthogonal Decomposition..
