اصلاح مدل تلاطمي k-e-v 2 براي جريان آشفته شتابدار داخل لوله

Modification of k-e-v 2 Turbulence Model for Turbulent Accelerated Flows in Pipes

در اين تحقيق به بررسي و اصلاح مدل آشفتگي k-e-v2 پرداخته شده است. مدل k-e-v2 اثرات ناشي از ديواره را در جريانهاي آشفته پايا به خوبي اعمال مي‌كند. در جريانهاي آشفته ناپايا به علت پيچيدگي‌هاي خاص اين نوع رژيم جريان اكثر مدلهاي آشفتگي توانمندي لازم براي مدلسازي مناسب ميدان جريان بخصوص در كنار ديواره را ندارند و مدل k-e-v2 با توجه به ماهيت متغيرهاي مورد استفاده در آن داراي اين قابليت است. هر چند اين مدل براي جريانهاي آشفته شتابدار نسبت به ساير مدلها نتايج مطلوبتري را ارائه مي‌كند اما به علت عدم انطباق دقيق نتايج آن با نتايج آزمايشگاهي به اصلاح نياز دارد. با بررسي پارامترهاي مختلف مؤثر و متغيرهاي داراي ضريب وزني بالا در مدل k-e-v2 مشخص گرديد. پارامتر مناسب براي اصلاح آن عبارت v2 است. با توجه به ديمانسيون مشابه اين متغير و انرژي جنبشي تلاطمي، با وارد كردن اين پارامتر به معادله انتقال k ، مدل اصلاح شد. اِعمال اين اصلاح و حل مجدد معادلات انتقال نشان داد كه نتايج قابل قبولي براي جريان متلاطم ناپايا بدست آمده است. براي بررسي تأثير اصلاح مدل، مشخصه‌هاي مختلف تلاطمي از قبيل انرژي جنبشي آشفتگي و تنش برشي ديواره براي دوره‌هاي مختلف زمان شتابدهي مورد بررسي قرار گرفت و مشخص گرديد اصلاح صورت گرفته مستقل از بازه زماني دوره شتابدهي تأثير مثبتي بر تقّرب نتايج عددي با نتايج آزمايشگاهي دارد.

In this study k-e-v2 turbulence model has been considered and modified for pipe flows in accelerating condition. In order to determine the characteristics of the fluid under the non-periodic accelerating conditions and using water as the working fluid, k-e-v2 model has been under taken. This model imposes the wall effects into the flow field properly. However, most of turbulence models cannot predict this phenomenon appropriately for unsteady flows. Although, k-e-v2 model is the best among the same turbulence models, however, still it needs some modifications. First, the weight coefficient of various parameters effects available in this model have been considered thoroughly. Then the most effective parameter has been obtained. It has been found that the parameter and its differential equation must be modified to correlate the experimental data desirably. Considering the point that v2 has the same dimension of k-equation, its effect is imposed into this equation. Further, this modification has been examined for internal pipe flows with different periods of accelerations. It was found that the results of some characteristics of flow such as turbulence kinetic energy and wall shear stress for different accelerations of flow are improved desirably compared to the experimental data.