مدل‌سازی عددی جریان آشفته درون حفره با استفاده از روش شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ

نویسندگان

1 دانشیار دانشکده مهندسی دریا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

2 دانشجوی دکتری عمران-آب، دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

در این مقاله، مدل آشفتگی اسماگورینسکی تهیه و از آن جهت شبیه سازی عددی جریان درون حفره در حالت لایه ای و آشفته استفاده شد. در تحلیل جریان درون حفره، شبکه های متمرکز و جابجا شده مورد استفاده قرار گرفته و توزیع سرعت افقی و عمودی در مرکز حفره برای رینولدزهای مختلف تعیین و با نتایج جیا[1] مقایسه شد.  نتایج به دست آمده نشان داد، مدل تهیه شده با استفاده از شبکه جابجا شده در مقایسه با شبکه متمرکز و نیز منظور نمودن ضریب اسماگورینسکی در بازه  5/0 تا 7/0 به نتایج دقیق تری منجر می شود.
[1] - Ghia

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Numerical Modeling of turbulent flow in lid driven cavity using large eddy simulation

نویسندگان [English]

  • M Ketabdari 1
  • H Saghi 2
چکیده [English]

In this paper, Smagorinsky subgrid scale model is developed to numerically simulate Lid- driven cavity problem in laminar and turbulent conditions.  Staggered and collocated grids were used in modeling. Horizontal and vertical velocity profiles in the cavity center for different Reynolds numbers were estimated and compared with Ghia results. The achievements showed that the results are improved using staggered grids and Smagorinsky coefficient in a range of 0.5 to 0.7.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Subgrid scale smagorinsky model
  • Turbulent flow
  • Reynolds Number
  • Collocated gids
  • Staggered grids
[1]          Smagorinsky, J. "General Circulation Experiments with The Primitive Equations", Mon. Weath.  Rev. Vol. 91(3), pp. 99–164, 1963.

[2]          Ghia, U., Ghia, K.N. and Shin, C.T. "High-Re Solutions for Incompressible Flow Using the Navier-Stokes Equations and a Multigrid Method", Journal of Computational Physics.Vol. 48, pp. 387-411, 1982.

[3]          Prasad, A.K. and  Koseff, R. "Reynolds number and end-wall effects on a lid-driven cavity flow", Journal of  Phys.  Fluid.  pp. 208-218, 1998.

[4]          Sheu, T.W.H. and Tsai, S.F. "Flow topology in a steady three-dimensional lid-driven cavity", International Journal Computers & Fluids. Vol. 31, pp. 911–934, 2002.

[5]          Peng, Y.F., Shia, Y.H. and Hwang, R.R. "Transition in a 2-D lid-driven cavity flow", International Journal Computers & Fluids. Vol. 32, pp. 337–352, 2003.

[6]          Bruneau, C.H. and Saad, M. "The 2D lid-driven cavity problem revisited" International Journal Computers & Fluids. Vol. 35, pp.326–348, 2006.

[7]          Gorkan, A., Battaglia, F., Fox, R.O., Hill, J.C. and  Reveilon, J. "Large eddy simulations of incompressible turbulent flows using parallel computing techniques" Int. J. Numer. Meth. Fluids. Vol. 56, pp. 1819–1843, 2008.

[8]          Le Sommer, J.d., Ovidio, F. and Madec, G. "Parameterization of subgrid stirring in eddy resolving ocean models" Part 1: Theory and diagnostics. Ocean modeling. Vol. 39, pp. 154-169, 2011.

[9]          Galpin, J. and Simoneau, J.P. "Large Eddy Simulation of a thermal mixing tee in order to assess the thermal fatigue" International Journal of Heat and Fluid Flow. Vol. 32, pp. 539-545, 2011.

[10]      Taeibi-Rahni, M., Ramezanizadeh, M., Ganji, D.D., Darvan, A., Ghasemi, E., Soheil Soleimani, A. and Bararnia, H. "Comparative study of large eddy simulation of film cooling using a dynamic global-coefficient subgrid scale eddy-viscosity model with RANS and Smagorinsky Modeling"  International Journal of Heat and Fluid Flow. Vol. 38, pp. 659-667, 2011.

[11]      Rhie, C.M. and Chow, W.L. "Numerical study of the turbulent flow past an airfoil with trailing edge separation" AIAA Journal. Vol. 21, pp.1525-1532, 1986.

[12]      Versteeg, H.K. and Malalaskera, W. "An introduction to Computational Fluid Dynamics" The Finite Volume Method; Harlow,UK: Longman, 1995.

Ketabdari, M.J. and Saghi, H. "Large Eddy Simulation of Laminar and Turbulent Flow on Collocated and Staggered Grids" ISRN Mechanical Engineering, Article ID 809498, 13 pages, doi:10.5402/2011/809498, 2011.