عنوان پایان‌نامه
تحلیل عددی جریان مغشوش در درون لوله تحت شرایط گذرا
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2093;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 52054
- تاریخ دفاع
- ۱۵ اسفند ۱۳۹۰
- دانشجو
- حسین نیک فر
- استاد راهنما
- مهرداد رئیسی دهکردی, علیرضا ریاسی
- چکیده
- در این پایان نامه نتایج حاصل از حل عددی جریان آشفته گذرا در لوله که عدد رینولدز از یک مقدار اولیه به صورت خطی شروع به تغییر می کند، ارائه شده و مورد بحث و تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. اهداف این پژوهش عبارتند از: بررسی قابلیت مدل های اغتشاش خطی و غیرخطی عدد رینولدز پاییندر پیش بینی میدان جریان آشفته گذرا و شناخت فیزیک جریان گذرا مغشوش در لوله است. نتایج ارائه شده در این پایان نامه توسط یک کد عددی حجم محدود به دست آمده اند. معادلات حاکم در یک شبکه نیمه جابه جا شده، گسسته سازی شدهاست و ترم های جابه جایی در تمام معادلات حاکم با استفاده از روش کوئیک مرتبه سوم تقریب زده شده اند. میدان فشار با استفاده از روش تصحیح فشار سیمپل به دست آمده است و برای منفصل سازی ترم های زمانی در معادلات حاکم روش کاملاً ضمنی به کار گرفته شد. مشخصه های مختلف جریان شامل پروفیل های سرعت و پروفیل های تنش های آشفتگی با نتایج تجربی موجود مقایسه شدند. مقایسه نتایج به دست آمده از حل عددی و داده های تجربی مشاهده می شود که مدل غیرخطی میدان سرعت و تنش های رینولدز را بهتر از مدل خطی پیش بینی می کند که می تواند به دلیل پیش بینی غیرهمسانگرد مؤلفه های تنش های عمودی رینولدز در مدل غیرخطی می باشد. نتایج نشان می دهند که روش عددی تغییرات تنش های آشفتگی نسبت به زمان و تأخیرات آنها را به خوبی پیش بینی می کند. همچنین نتایج مدل های استفاده شده در پیش بینی برخی از کمیت های اغتشاش مانند تنش محوری و تنش برشی رینولدز در مقایسه با نتایج روش LES تطابق بهتری با نتایج تجربی دارند. از میان سه نوع تأخیر تولید انرژی آشفتگی، پخش شعاعی و توزیع مجدد انرژی آشفتگی که در نتایج آزمایشگاهی مشاهده شد، تأخیر در توزیع مجدد آشفتگی در نتایج عددی به دست آمده دیده نمی شود و این به دلیل ضعف مدل های به کار برده شده در این تحقیق می باشد. همچنین مشاهده شد که تأخیر در تولید انرژی آشفتگی در جریان کاهش یابنده کمتر از جریان افزایش یابنده است.
- Abstract
- In this dissertation, numerical results for unsteady turbulent flow through a circular pipe, in which Reynolds number varies linearly from an initial value, are presented and discussed. The main objectives of this study are to examine the ability of the linear and nonlinear low-Reynolds number models in prediction of unsteady turbulent pipe flows and to study physical phenomena occurring in such flows. The results of present study have been obtained using a finite-volume CFD code. The governing equations are discretized in a semi-staggered grid, and the convective terms in all governing equations are approximated using the third-order QUICK scheme. The pressure field is obtained using SIMPLE algorithm and the first-order implicit method is used for time discretization. Various flow parameters including velocity and turbulent stress profiles were compared with available experimental results. Comparison of numerical results with experimental data showed that the nonlinear model predicts more accurate velocity field than the linear which could be due to anisotropic prediction of normal stresses in the nonlinear model. The results illustrate that the nonlinear model is able to produce better prediction for variations of turbulent stresses with respect to time. Furthermore, the results of turbulence models used in this work in prediction of turbulent stresses are more consistent with experimental results than LES method. Among the three kinds of delay observed in the experimental results namely: turbulent energy production, radial propagation, and turbulent energy redistribution, the delay in turbulent energy redistribution is not reflected in numerical results which may be due to the weaknesses of the models used in this study. Furthermore, delay in turbulent energy production in decelerating flow is less than that in accelerating flow.
