این مقاله انگلیسی ISI در نشریه IOP در 13 صفحه در سال 2017 منتشر شده و ترجمه آن 17 صفحه بوده و آماده دانلود رایگان می باشد.
| دانلود رایگان مقاله انگلیسی (pdf) و ترجمه فارسی (pdf + word) | |
| عنوان فارسی مقاله: |
مقایسه مدل های آشفتگی مختلف برای جریان ناپایدار در اطراف یک سیلندر دایره ای محدود در Re = 20000 |
| عنوان انگلیسی مقاله: |
Comparison of Various Turbulence Models for Unsteady Flow around a Finite Circular Cylinder at Re=20000 |
| دانلود رایگان مقاله انگلیسی: | مقاله انگلیسی |
| دانلود رایگان ترجمه با فرمت pdf: | ترجمه pdf |
| دانلود رایگان ترجمه با فرمت ورد: | ترجمه ورد |
| مشخصات مقاله انگلیسی و ترجمه فارسی | |
| فرمت مقاله انگلیسی | |
| سال انتشار | 2017 |
| تعداد صفحات مقاله انگلیسی | 13 صفحه با فرمت pdf |
| نوع ارائه مقاله | کنفرانس |
| رشته های مرتبط با این مقاله |
مهندسی مکانیک – فیزیک
|
| گرایش های مرتبط با این مقاله |
مکانیک سیالات – طراحی جامدات – فیزیک ماده چگال
|
| چاپ شده در مجله (ژورنال) | مجله فیزیک: مجموعه کنفرانس |
| ارائه شده از دانشگاه | دانشکده مهندسی عمران، محیط زیست و معدن |
| شناسه دیجیتال – doi | https://doi.org/10.1088/1742-6596/910/1/012027 |
| رفرنس | دارای رفرنس در داخل متن و انتهای مقاله ✓ |
| نشریه | IOP |
| تعداد صفحات ترجمه تایپ شده با فرمت ورد با قابلیت ویرایش | 17 صفحه با فونت 14 B Nazanin |
| فرمت ترجمه مقاله | pdf و ورد تایپ شده با قابلیت ویرایش |
| وضعیت ترجمه | انجام شده و آماده دانلود رایگان |
| کیفیت ترجمه |
مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب) |
| کد محصول |
F1895 |
| بخشی از ترجمه |
| شبیه سازی های عددی با استفاده از عملیات منابع باز میدانی و کنترل (OpenFOAM) کتابخانه های C ++. انجام شد. به طور خاص، PisoFoam، یکی از حل کننده های استاندارد ارائه شده توسط OpenFOAM ، برای حل معادلات حاکم فوق الذکر انتخاب شد. فشار الگوریتم مبهم با تقسیم کردن اپراتورها (PISO) [24] برای مقابله با سرعت فشار جفت شده بر روی یک شبکه در سیستم متمرکز در روش حجم محدود (FVM) استفاده می شود. برای برآوردن ویژگی محدودیتی، طرح محدود خطی TVD / NVD برای تمایز اصطلاح همرفتی معادلات انتقال اسکالر و طرح محدود خطی V استفاده می شود که برای نسخه بهبود یافته طرح محدود خطی TVD / NVD برای زمینه های بردار می ایستد و محدود کننده با توجه به جهت میدان فرموله شده است، برای متمایز کردن شرایط همرفتی معادلات انتقال بردار اتخاذ شده است [25-28[. علاوه بر این، طرح خطی گاوس برای تفکیک کردن مدت انتشار و اصطلاح گرادیان فشار در زمان مخالفت معادلات حاکم انتخاب شده است، و مرتبه دوم روش Crank-Nicolson برای چابک سازی زمانی اتخاذ شده است. 3. نتایج و بحث 3.1 ضریب نفوذ متوسط و مشخصات فشار سطح با توجه به این که در شرایط عادی، مدل های آشفتگی LES تقاضای بالاتری نسبت به رزولوشن مش محاسبه نسبت به مدل های مختلف آشفتگی RANS دارند ، دو سطح شبکه ها این مطالعه یعنی سطح 1 برای هشت مدل RANS و سطح 2 برای دو مدل LES استفاده می شود. همانطور که در جدول -1، برای سطح مش 1 نشان داده شده است، آن به طور کامل شامل حدود 3.26 میلیون نقاط شبکه، محدوده سیلندر به طور مساوی به 200 قسمت تقسیم شده است، و اندازه شبکه نزدیک به دیوار (به عنوان فاصله بین مرکز ثقل از سلول اول و مرز غیر لغزش تعریف شد) حدود 0.0016 است که منجر به فاصله در واحد های دیواری کمتر از 1.0 می شود (یعنی <1.0). به هر حال، برای سطح 2 بهتر مش، آن به طور کامل شامل حدود 10.3 میلیون نقاط شبکه، محدوده سیلندر است که به طور مساوی به 248 قسمت تقسیم شده، و اندازه شبکه نزدیک به دیوار حدود 0.0005 است که منجر به فاصله در واحد های دیواری کمتر از 0.5 می شود (یعنی <0.5). علاوه بر این، گام زمانی به عنوان Δt = 0.0002 ثابت شود، می تواند اطمینان حاصل کند که حداکثر تعداد کوانت-فریدریش-لووی (CFL) در همه موارد بزرگتر از 0.3 به منظور بهبود دقت زماني و ثبات عددی نیست. با توجه به وضوح شبکه بسیار دقیق تر، دو مدل LES استفاده می شود و مقادیر Cd دو مدل LES با یکدیگر سازگار هستند (یعنی Cd = 0.802 برای یک معادله لزوجت گردابی مدل LES و Cd = 0.820 برای مدل LES اسماگورینسکی (، منطقی است فرض کنیم که مقادیر Cd حاصل از اتخاذ دو مدل LES (حداقل تا حدودی) به عنوان مقدار دقیق میانگین زمان ضریب کشش در نظر گرفته می شود (یعنی Cd-exact ~0 80 از جدول 1، می توان نتیجه گرفت که مدل استاندارد K-Omega (1998) و مدل K-Omega-SST (2003) دارای بهترین عملکرد در زمان ارزیابی مقدار Cd هستند (یعنی به ترتیب Cd = 0.766 و Cd = 0.761،) با شش مدل شورش RANS، یعنی مدل غیر خطی RSA k-ε شیح (Cd = 0.703)، (Cd = 0.678)، مدل k-ε قابل اجرا (Cd = 0.668)، مدل پایین Launder-Sharma Re k-ε (Cd = 0.631)، مدل استاندارد k-ε (Cd = 0.625) و مدل RNG k-ε (Cd = 0.612). مقایسه می شود شکل 2 مقایسه کمی از توزیع میانگین ضریب سطح فشار (Cp) در محدوده سطح سیلندر را نشان می دهد (یعنی Z / D = 0.5). در واقع، نتایج عددی دو مطالعه تجربی موجود نیز برای مقایسه اضافه شده است، یعنی اوکاماتو و ساناباشیری [7] ، (AR=1, δ/D<0.11, ReD=2.5×104~4.7×104, H/D≈7) ،) کاوامورا و همکاران [5[ (AR=1, δ/D=0.10, ReD=3.2×104, H/D=15). . از شکل 2 واضح است که حتی برای زمان متوسط پروفیل فشار سطح درسطح سیلندر نسبت به شش مدل آشفته باقی مانده RANS ، مدل استاندارد K-Omega و مدل K-Omega-SST دارای بهترین دقت و صحت پیش بینی هستند (به اشتراک گذاری بهترین سازگاری با نتایج پیش بینی دو مدل LES). بطور مشخص، در محدوده = [50، 120 درجه]، مشخصات میانگین فشار مدل K-Omega-SST نزدیک به دو مدل LES، اما در محدوده = [120، 180 °] است، مشخصات فشار متوسط مدل استاندارد K-Omega نزدیکترین به مدل دو مدل LES است. از جدول 1 و شکل 2، می توان نتیجه گرفت که از لحاظ میانگین ضریب کشش و میانگین توزیع فشار سطح در اواسط ارتفاع سیلندر، مدل استاندارد K-Omega (1998) و مدل K-Omega-SST (2003) می تواند منجربه دقت پیش بینی دقیق تر نسبت به شش مدل آشفته RANS بررسی شده دیگر (حداقل برای مورد شبیه سازی انجام شده در این مطالعه) شود. بنابراین، در دو بخش زیر، در زمان تحلیل دو جنبه دیگر میدان کم، تنها نتایج عددی دو مدل RANS ذکر شده ارائه می شوند و با دو مدل بررسی شده LES مقایسه می شوند. 3.2 سرعت متوسط و فشار میدان در این بخش، میانگین میدان های سرعت و فشار با بررسی میانگین زمانی خطوط خطی و خطوط فشار در دو نوع صفحه مشخصه بررسی می شود (یعنی ارتفاع میانی صفحه سیلندر (Z / D = 0.5) و تقارن صفحه (Y / D = 0)).) شکل 3 نشان می دهد که در ارتفاع میانی صفحه سیلندر یک منطقه فشار قوی مثبت / منفی می تواند قبل / پشت سیلندر به دلیل اثر انسداد دایره ای سیلندر تولید می شود. علاوه بر این، روشن است که همان توپولوژی را می توان برای دو مدل LES و مدل K-Omega-SST از منظر جریان متوسط در این صفحه، حاوی دو مراکز مارپیچ توزیع شده متقارن است (یعنی C و (D و یک گره زینتی (یعنی R در شکل 3). به هر حال، زمانی که آن به مدل استاندارد K-Omega می آید، تفاوت ها براساس توپولوژی کلی میانگین زمانی وجود دارد. موثر بودن درصفحه Z / D = 0.5 با سه مدل آشفته دیگر مقایسه می شود ، همانطور که توسط شکل 3 (د) تایید شد. مکان. X-l R تنها تفاوت کمی برای همه چهار مدل آشفتگی ذکر شده دارد با توجه به اینکه X (R) = 1.524 برای مدل اسماگورینسکی LES ، X (R) = 1.504 برای یک مدل لیزر ویسکوزیته ی یک معادله، X (R) = 1.22 برای K-Omega-SST مدل و X (R) = 1.56 برای مدل استاندارد K-Omega. استفاده می شود. شکل 4، جریانهای متوسط زمانه و خطوط فشار در صفحه تقارن را نشان می دهد و مقیاس رنگ مشابه برای همه موارد برای راحتی مقایسه استفاده می شود. بدیهی است، توپولوژي کلی تقريبا براي همه مدل هاي آشفته ارائه شده در اين نمودار مشابه است، استثناء واقعیت این است که مدل استاندارد k نمیتواند برای پیش بینی زمان متوسط گرداب نعل اسبی و نقاط متقابل مربوطه در مقابل سیلندر استفاده شود، همانطور که در شکل 4 (d) تایید شده است. در نزدیکی پشت سر سیلندر، یک هسته حلقه در جهت عقربه های ساعت A (ناشی از جریان تخلیه و در منطقه بالایی واقع شده) و یک هسته حلقه در خلاف عقربه های ساعت B (باعث بوجود آمدن جریان نزدیک به دیوار پایین و در منطقه پایین تر واقع شده) در تقارن صفحه برای همه چهار مدل های آشفتگی همزیستی می کند. علاوه بر این، جریان جدا شده از لبه جلو نوک سیلندر در انتهای سطح آزاد مجدد ضمیمه می شود و درنتیجه یک منطقه تجدید پذیر ثانویه جدا شده (مرکز آن با حرف بزرگ E در شکل 4 مشخص می شود) در انتهای نوک تمام چهار مدل آشفته شکل گرفته است. باید تأکید کرد که جریان میدان بیش از انتهای آزاد از لحاظ اهمیت مهم است زیرا انحنا ساده در این منطقه به طور مستقیم به زاویه جریان تخلیه پشت سیلندر مربوط می شود. علاوه بر این، شکل 4 (a، b، c) نشان می دهد که دو هسته اصلی هارمونیک می تواند در صفحه تقارن برای دو مدل LES و مدل K SST شناسایی که با H1 و H2 مشخص می شود. اما، هیچ پدیده های پیچیده ای را نمی توان در شکل 4 (d) برای استاندارد k model بدست آورد. از نمودارهای 3-4، می توان نتیجه گرفت که براساس میانگین جریان و خطوط فشار در هر دو صفحه سیلندر ارتفاع متوسط، صفحه متقارن ، مدل K-Omega-SST (با استفاده از یک مش نسبتا ضخیم) سازگاری بهتر با دو نوع مدل های آشفتگی LES خواهد داشت (با استفاده از یک مش بسیار بهتر) و در نتیجه برتر از مدل استاندارد K-Omega است (با استفاده از همان مش درشت به عنوان مدل K-Omega-SST). 3 توزیع تنش برشی تخت هدف این بخش بررسی توزیع استرس برش بستر میانگین زمان می باشد و تصویر کامل تر تقویت استرس برش تخت (بر اساس شیب سرعت در ارتفاع Z / D = 0.0001 ) در اطراف سیلندر برای مدل های مختلف آشفتگی را ارائه می دهد. شکل 5 مقایسه میانگین زمانی تشدید تنش برشی باند در طول خط متقارن در طرف بالادست سیلندر را نشان می دهد. واضح است که هر دو مدل K-Omega-SST و مدل استاندارد K-Omega دارای همان ویژگی های اصلی (یعنی شکل کلی) به عنوان نتایج تجربی و عددی از روولوند و همکاران [9] (| τmax | ≈2.0، AR = 1، δ / D = 1، δ / H = 1، ReD = 1.7 × 105) و مینگ و همکاران. [8] (| τmax | ≈1.45، AR = 1، δ / D = 1، δ / H = 1، ReD = 1.7 × 105). می باشد. به هر حال، زمانی که آن به محل و مقدار منفی ترین عامل تقویتی، مدل K-Omega-SST مرسد منجر به مقدار | τmax | ≈1.3 می شود که کمی دقیق تر از مدل استاندارد K-Omega (| τmax | ≈1.1) می باشد. علاوه بر این، مدل اسماگورینسکی LES و مدل تک معادله مدل LES منجر به مقدار | τmax | ≈ 1.8 و | τmax | ≈2.2 به ترتیب می شود که تقریبا یکسان با نتایج تجربی رولاند و همکاران می باشد. [9] (| τmax | ≈2.0) به دلیل مشبک محاسباتی بسیار دقیق تر توسط دو مدل LES تصویب شده است. علاوه بر این، شکل 6 تصویر کامل از افزایش میانگین استحکام برشی در اطراف سیلندر برای آشفتگی های مختلف مدل ها را مقایسه می کند. دو نقطه متقارن توزیع شده با بزرگترین استحکام برشی را می توان در زاویه θ=[55°, 60°]شناسایی کرد.( θ نشان دهنده زاویه اندازه گیری شده از محور X منفی) برای هر مورد آزمون است، مطابق با نتیجه رولاند و همکاران [9 θ = [45 °،. بدیهی است، اختلاف مهمی نمی تواند با توجه به افزایش حداکثر تنش برشی باند در این مکان ها برای مدل های مختلف آشوب، با توجه به آن | τmax-lateral | ≈3.86 برای مدل اسماگورینسکی LES، , |τmax-lateral| ≈4.34 برای مدل تک معادله ای LES، |τmax-lateral| ≈3.42 برای مدل K-Omega-SST و |τmax-lateral| ≈3.67 برای مدل استاندارد K-Omega بدست آورد. |