بررسي دقت مدلهاي زيرشبكه در مدلسازي آتش چرخان دروني توسط روش شبيه سازي گردابه هاي بزرگ

Accuracy of Sub-grid Models in Internal Fire Whirl Modeling by Large Eddy Simulation

در اين مقاله، آتش چرخشي با سوخت متانول در يك اتاق با ارتفاع زياد، كه يك شكاف در يك گوشه آن ايجاد شده است، مورد بررسي قرار مي‌گيرد. مدل‌سازي با استفاده از روش شبيه سازي گردابه هاي بزرگ، مدل زيرشبكه اسماگورينسكي، ويل و تك­ معادلهاي و مدل احتراقي اضمحلال گردابه انجام شده و نتايج در دو شرايط مختلف (بستر سوخت با قطر 5/8 و 7 سانتي‌متر) با نتايج تجربي مقايسه مي‌شود. با مقايسه نتايج عددي با نتايج تجربي مشاهده مي‌شود كه نتايج عددي دماي متوسط در وسط و گوشه اتاق با نتايج تجربي همخواني دارد. نتايج مدل هاي مختلف زيرشبكه در خط مركزي نشان مي‌دهد كه مدل وِيل با نتايج تجربي همخواني بهتري دارد. همچنين عملكرد دو مدل زيرشبكه تك­معادلهاي و اسماگورينسكي بدتر از مدل ويل بوده است، به‌طوري ‌كه به‌طور متوسط درصد خطاي نسبي مدل وِيل 3/7 درصد است، درحالي ‌كه هر يك از مدل هاي اسماگورينسكي و تك ­معادله‌اي به ­ترتيب 8 و 8/9 درصد خطا نسبت­به نتايج تجربي دارند. در فواصل دور از مركز نتايج سه مدل زيرشبكه تفاوت چنداني ندارد و همخواني بيشتري با نتايج تجربي ديده مي‌شود، به‌گونه‌اي كه در گوشه اتاق خطاي نسبي كمتر از 8 درصد است.

In this paper, a fire whirl in a high-rise room with a gap in one corner is investigated. Methanol fuel is intended. Large Eddy Simulation method was used and the OpenFoam software, one-equation sub-grid model and eddy dissipation combustion model were performed. Results in two different conditions (fuel bed of 5.8 and 7 cm) were obtained and compared with the experimental results. By comparing the numerical results with the experimental results, it is observed that the numerical results of the mean temperature in the middle and corner of the room are consistent with the experimental results. The results of the various sub-grid models in the center line show that the WALE model fits better with the experimental results and also the performance of the two one-equation and Smagorinsky sub-grid models is lower than WALE. On average, the relative error percentage of the WALE model is 7.3 percent, while each of the Smagorinsky and one-equation models have error of 8 and 8.9 percent compared to the experimental results, respectively. The results of the three sub-grid models in the corner are not significantly different and are more consistent with the experimental results. The corner line error of the room being less than 8%.