Skip to main content
SUPERVISOR
ابراهیم شیرانی چهارسوقی (استاد راهنما) احمد سوهان کا راصفهانی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mohamad ali Modaresi
محمدعلی مدرسی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393
The aim of this study is to investigate the flow structure analysis of impinging turbulent flow of twin jets against a wall using experimental data and 2-D numerical simulation of the flow. The raw experimental data has been provided by the University of Nantes, France. The analysis of the raw experimental data requires some computer programming, which is done using Matlab software. Openfoam software is used to carry out numerical simulations as well. Then analysis of flow structures using experimental data in the form of mean flow velocity, turbulence kinetic energy, Reynolds stresses and POD modes were presented. Mean flow velocity for different frequencies is examined until the formation frequency of detail structures of the flow such as Von-Karman and Kelvin-Helmholtz instabilities achieved. In order to check the values of turbulence kinetic energy and Reynolds stresses in areas where the instabilities is formed, turbulence kinetic energy and Reynolds stresses corresponding to the frequency of formation of the instabilities were investigated. Using POD modes, the energy of turbulence structures is obtained at any time. Also using the modes, the energy of each structure that is formed in a specific moment is obtained, that is leading to a more accurate understanding of the flow field. After doing a suitable grid study, the process of two-dimensional numerical simulations using RANS models, such as k-?, k-?-RNG, k-? and k-?-SST were performed, and turbulent features of the flow were extracted. The aim of these simulations is to show overview of the flow field and not extracting detail structures of the flow. Then the turbulent features were compared with corresponding experimental results in order to assess the ability of the models. Results showed the turbulence models can predict acceptable results in the free jet area and extract suitable features in this region, but they had weak treatment in the impingement region and can not predict the features of the flow in this region correctly. Keywords Impinging twin-jet, Turbulent, POD, RANS, Openfoam.
هدف از انجام این پژوهش، تحلیل ساختارهای دو جت موازی متلاطم مجاور هم در برخورد عمودی با دیوار با استفاده از داده‌های تجربی و هم‌چنین شبیه‌سازی عددی دو بعدی این فرایند است. داده‌های خام آزمایشگاهی مورد نیاز برای این کار به وسیلة دانشگاه نانت فرانسه فراهم شده است. تحلیل این داده‌های خام آزمایشگاهی نیازمند یک‌سری برنامه‌‌نویسی‌های کامپیوتری است، که این کار با استفاده از نرم‌افزار Matlab انجام شده است. هم‌چنین برای انجام شبیه‌سازی‌های عددی دو‌بعدی مربوط به این پژوهش از نرم‌افزار متن‌باز Openfoam استفاده شده است. تحلیل ساختارهای جریان با استفاده از داده‌های آزمایشگاهی در قالب سرعت متوسط جریان، انرژی جنبشی اغتشاشی، تنش‌های رینولدز و مودهای POD ارائه شدند. سرعت متوسط جریان به ازای فرکانس‌های مختلف جریان مورد بررسی قرار گرفت تا فرکانس شکل‌گیری ساختارهای جزئی جریان نظیر ناپایداری‌های ون‌کارمن و کلوین هلمهلتز به دست آید. سپس به منظور بررسی وضعیت انرژی جنبشی اغتشاشی و تنش‌های رینولدز در نواحی که این ناپایداری‌ها شکل‌ می‌گیرند، انرژی جنبشی اغتشاشی و تنش‌های رینولدز متناظر با فرکانس شکل‌گیری این ناپایداری‌ها بررسی شد. با استفاده از مودهای POD نیز انرژی ساختارهای موجود در جریان در هر لحظه مشخص شدند. هم‌چنین با استفاده از این مودها انرژی هر یک ساختارها که در یک لحظة مشخص شکل می‌گیرد، نیز بدست آمد که منجر به شناخت دقیق‌تری از میدان جریان شد. فرایند شبیه‌سازی عددی دو بعدی نیز با انجام یک مطالعة شبکة مناسب، با استفاده از مدل‌های RANS، از قبیل k-? استاندارد، k-?-RNG، k-? و k-?-SST انجام شد و کمیت‌های اغتشاشی جریان استخراج گردید. البته هدف از این شبیه‌سازی‌ها صرفا نشان دادن شمائی کلی از میدان جریان بوده است و استخراج ساختارهای جزئی جریان مورد نظر، نبوده است. سپس این کمیت‌های اغتشاشی به دست آمده با کمیت‌های متناظر حاصل از داده‌های آزمایشگاهی به منظور ارزیابی توانایی این مدل‌ها در شبیه‌سازی این نوع جریان مقایسه شدند. مقایسة نتایج نشان داد که مدل‌های RANS استفاده شده برای شبیه‌سازی این جریان در ناحیة جت آزاد دارای دقت نسبتا قابل قبولی هستند و می‌توانندکمیت‌های موجود در جریان را بطور مناسبی پیش‌بینی کنند، اما در ناحیة برخورد دارای ضعف هستند و نمی‌توانند نتایج را به‌خوبی پیش‌بینی کنند. کلمات کلیدی: جت برخورد دو‌تایی، متلاطم، POD، RANS، Openfoam

ارتقاء امنیت وب با وف بومی