Skip to main content
SUPERVISOR
Ebrahim Shirani,Ahmad Reza Pishevar
ابراهیم شیرانی چهارسوقی (استاد راهنما) احمدرضا پیشه وراصفهانی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Afshin Ahmadi nadooshan
افشین احمدی ندوشن

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1379
The objective of the present thesis is simulation of interfacial flows using large eddy simulation and surface tension and turbulence modeling at the interface. For this purpose, surface tension models which play important role in the topology of interface was investigated and the two-dimensional stagger grid interface pressure (SGIP) model has been extended for three-dimensional cases. This model has been used to simulate three-dimensional interfacial flows and to compare the results with other existing models. Various models of surface tension force for interfacial flows, the CSF, CSS and PCIL models as well as the new proposed model, SGIP have been applied to simulate both static and dynamic cases. It is shown that the SGIP model has better accuracy than the other models. Then the application of LES in calculation of turbulent interfacial two-phase flows was investigated, in the case where each phase is resolved and interfaces remain much larger than the mesh size. In comparison with single phase flows, the application of LES to two-phase flow problems should account for the complex interaction between the interface and the turbulent motion. The derivation of the complete filtered two-phase flow governing equations has been formulated to deal with turbulence at the interface in a comprehensive and practical way. By applying the filtering operation on the traort equations of the two-phase flow, the LES traort equations are obtained. Two specific tensors and one scalar term appear due to the filtering and averaging the momentum and phase function equations. These extra terms, subgrid terms, must be modeled to close the filtered equations for two-phase flows. In the present study, two new models were presented and applied for the simulation of oil-water phase separation and turbulent jet flows. The results of the new models were compared with other studies and models indicate better performance in predicting flow treatment in comparison with other studies. Key Words: Interfacial flow; Surface tension; Turbulence modeling; Large eddy simulation; SGIP model
هدف از انجام این رساله، مدلسازی تلاطم و شبیه سازی جریان های با سطح مشترک با استفاده از روش ادی های بزرگ است. برای این منظور مدلهای کشش سطحی که نقش مهمی در شکل سطح مشترک دو سیال دارد بررسی شده و یک مدل کشش سطحی با عنوان [1] SGIP برای حالت سه بعدی تعمیم یافته و به کار گرفته شده است. نتایج حاصل از استفاده از این مدل در جریان آرام با سطح مشترک نشان می دهد که این مدل نسبت به سایر مدلهای موجود و مطرح مورد استفاده توسط دیگران رفتار مناسب تری از خود نشان می دهد. تست های انجام شده برای نمایش قابلیت مدل شامل قطره ساکن، حباب ساکن، حباب متحرک و جریان همراه با ناپایداری کلوین-هلم‌هولتز است. سپس برای بررسی تلاطم در فصل مشترک دو سیال، معادلات حاکم بر جریان متلاطم به روش ادی های بزرگ توسعه داده شده و پارامترهای مجهول مربوط به عبارت های تلاطم که احتیاج به مدل سازی دارند، در روشهای مختلف بررسی معادلات حاکم ارائه گردیده اند. عبارت تلاطم در معادله کسر حجمی برای ردیابی سطح مشترک و عبارت تلاطم کشش سطحی مدل سازی شده است. برای مدل کردن تلاطم جریان از روش ادیهای بزرگ و مدل اسماگورینسکی استفاده شده است. به منظور تعیین ضریب بهینه مدل عبارت تلاطم در معادله فیلتر شده ردیابی سطح و ضریب بهینه مدل عبارت تلاطم کشش سطحی، مسئله متلاطم وارونگی فازآب-روغن در دو حالت شبیه سازی شده و ضرایب مدل های ارائه شده از مقایسه نتایج این شبیه سازی با حل DNS دیگران استخراج گردیده است. با استفاده از ضرایب مدل بدست آمده جهت عبارت تلاطم در معادله فیلتر شده ردیابی سطح و عبارت تلاطم کشش سطحی، مسئله جت سه بعدی متلاطم شبیه سازی شده که نتایج مدل مذکور پیش بینی خوبی از مشخصه های جریان دارد. کلمات کلیدی : مدل‌سازی تلاطم، روش ادی های بزرگ، مدل کشش سطحی، جریان های با سطح مشترک، جریان متلاطم 1 Staggered Grid Interface Pressure

ارتقاء امنیت وب با وف بومی