Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad Reza Pishevar,Ebrahim Shirani
احمدرضا پیشه وراصفهانی (استاد مشاور) ابراهیم شیرانی چهارسوقی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mahmood Charmiyan
محمود چرمیان

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387
Large Eddy Simulationhas been also utilized for multiphase flow calculations of particles smaller than the Kolmogorov scale, undeformable interfaces, bubble formation and break-up, turbulent plane jet and liquid film interaction or wave breaking. In this study, the turbulence interfacial flows are studied by means of LES. Since turbulence near the interface is highly anisotropic due to the presence of surface tension force and also the advection at the interface highly depends on the topology of the interface, the simulation of the interface is very crucial and special care is taken in this work to carefully model the turbulence at the interface. In the interfacial flows when LES is used, the new sub-grid scales terms related to turbulence of surface tension and advection terms are modeled.In this research, two new dynamic models are developed to simulate terms related to sub-grid scales of surface tension and advection equations. In this study, in order to track the interface, VOF-PLIC is deployed and in order to calculate the surface tension forces, Continuous Surface Force, CSF, model is used. Also, centered differencing is used for momentum advection, and stability is preserved with the help of the dissipation contribution from explicit SGS modeling. The standard Smagorinsky-kernel-based SGS model was employed using a value of the damping constant Cs = 0.1 and The SIMPLEC scheme is used for the pressure-velocity.To validate the presented model, the inversion phase of water and oil problem is studied.Since the density difference effect is counteracted by the viscous and surface tension forces, an unsteady turbulent two-phase flow develops. This leads to strong interface shearing and stretching accompanied with drop extraction and collapsing. In this regard, this case study is aimed at testing the ability of the numerical method to simulate turbulent two-phase flows with large and dynamic interface deformations. Due to the complexity of the flow, the detailed structure cannot be analyzed and compared to any reference solution. Moreover, the detailed time evolution of the transient phase may be not completely resolved at each time step due to the fine structure of the eddies that are produced.The results obtained for the inversion phase of water and oil problems are in good agreements with that of Direct Numerical Simulation technique and as a result, the presented dynamic model is capable of simulating the interfacial flows. LES results have demonstrated that specific sub-grid surface tension and advection eqaution introduced by the LES formulation of turbulent two-phase flows cannot be neglected, particularly due to the presence of an interface. Keywords: two-phase turbulent flow, turbulence modeling, large-eddy simulation, VOF-PLIC, continuous surface force, direct numerical simulation
در این تحقیق جریان آشفته همراه با سطح مشترک توسط روش توربولانسی ادی های بزرگ مورد مطالعه قرار گرفته است. پیچیدگی در انتقال جرم، مومنتم و انرژی از مرز دو سیال در جریان های با سطح مشترک محققین را بر آن داشته است تا با توجه به خصوصیات تلاطم در سطح مشترک از روش ها و مدل های جدیدی برای مطالعه آن استفاده کنند. از جمله خصوصیات مختص به جریان های متلاطم همراه با سطح مشترک می توان به رفتار غیر ایزوتروپ تلاطم در نزدیکی سطح مشترک بدلیل وجود نیروهای کشش سطحی و نیروهای حجمی اشاره کرد. از آنجا که انتقال در مرز دو سیال به شدت به شکل پروفیل سطح مشترک دو سیال وابسته است، مطالعه و پیش بینی سطح مشترک از اهمیت بسیاری برخوردار می باشد. در این تحقیق سعی شده است تا پروفیل سطح مشترک را در اینگونه جریان ها با توجه به ویژگی های خاص آن شبیه سازی شود. نکته ای که در این میان بسیار اهمیت دارد، توانایی روش ادی های بزرگ در مدل کردن تلاطم در سطح مشترک دو سیال می باشد. در جریان های همراه با سطح مشترک، گاهاً ابعاد اغتشاش در سطح مشترک کوچک تر از ابعاد فیلتر سطح مورد استفاده در روش ادی های بزرگ می باشد. بنابراین برخی جملات جدید مربوط به همین ابعاد ریز در معادلات فیلترشده مومنتم و معادله انتقال سطح بوجود می آیند که مربوط به همین ابعاد ریز می باشد. از آنجا که در روش ادی های بزرگ جملاتی که کوچک تر از ابعاد فیلتر می باشند، مدل می گردند، بنابراین برای بدست آوردن دقیق پروفیل سطح در جریان های یادشده ، جملات مربوط به اثر تلاطم کشش سطحی و اثر مربوط به انتقال سطح در معادلات باید به دقت مدل شوند. در این پایان نامه برای تشکیل سطح مشترک از روش VOF-PLIC و برای محاسبه نیروی کشش سطحی از روش CSF استفاده شده است، همچنین دو مدل جدید دینامیکی برای شبیه سازی ترم های با ابعاد ریز مربوط به عبارت کشش سطحی و همچنین جمله جدید حاصل از فیلترکردن معادله انتقال سطح ارائه شده است. کلمات کلیدی: جریان های متلاطم همراه با سطح مشترک، روش ادی های بزرگ، مدل کردن تلاطم کشش سطحی، روش VOF-PLIC ، CSF

ارتقاء امنیت وب با وف بومی