عنوان مقاله :
شبيه سازي عددي و مدل سازي رتبه كاسته ي انتقال جرم بر اثر جريان جابجايي طبيعي با بهره گيري از جفت شدگي مودهاي درجه حرارت و نرخ غلظت
عنوان به زبان ديگر :
NUMERICAL SIMULATION AND REDUCED ORDER MODELING OF MASS TRANSFER DUE TO NATURAL CONVECTION BASED ON COUPLING BETWEEN TEMPERATURE AND CONTAMINANT
پديد آورندگان :
مويدي، محمدكاظم دانشگاه قم - بخش مكانيك سيالات و آيروديناميك
كليدواژه :
مدل رتبه كاسته , شبيه سازي عددي , جابه جايي آزاد , انتقال آلاينده ها , انتقال جرم , سيستم هاي ديناميكي
چكيده فارسي :
در اين پژوهش يك مدل عددي و يك الگوي رتبه كاسته براي شبيه سازي ميدان جريان سيال بر اثر اختلاف دما همراه با مدل انتقال آلاينده ها با استفاده از روش تجزيه ي متعامد بهينه بسط داده شده است. بدين منظور معادلات ناويرٓـ استوكس تراكم ناپذير همراه با اثرات نيروهاي شناوري، معادله ي انرژي، و معادله ي انتقال غلظت به صورت همزمان با استفاده از روش عددي حل شده اند. براي محاسبه ي نمايه هاي لازم براي بازسازي سيستم ديناميكي از نتايج حل عددي استفاده شده است. به منظور توسعه ي الگوي رتبه كاسته، بر اساس مفهوم سيستم ديناميكي و بر مبناي تصويرسازي، معادلات حاكم به فضاي مودهاي تجزيه ي متعامد بهينه بهره برده شده است. براي مدل سازي ديناميك ميدان جريان، معادلات سيستم ديناميكي براي ضرايب مودال ميدان سرعت و نرخ غلظت حل مي شوند. براي مدل سازي معادله ي انتقال حرارت، مودهاي ميدان دما بر حسب ضرايب مودال نرخ غلظت محاسبه شده اند. اين موضوع، كه دستاورد خاص اين پژوهش است، سبب مي شود تا تعداد معادلات موردنياز براي شبيه سازي ديناميك ميدان كاهش يابد. نتايج حاصل از مدل رتبه كاسته با داده هاي حاصل از حل عددي مقايسه شده است كه دقت و توانايي مدل توسعه يافته را نمايش مي دهد.
چكيده لاتين :
In this study، a numerical approach and a reduced order model based on POD method are developed for simulation of the fluid flow and mass transfer. The flow field is under the effects of temperature gradients associated with contaminant transport. For this purpose، unsteady incompressible Navier-Stokes equations with terms of effects of buoyancy forces، unsteady heat transfer، and concentrations transport equations were solved simultaneously using numerical method. In order to discreatize the spatial terms، the second-order central difference method was used and the time integration was performed using Runge-Kutta fourth-order approach. The required snapshots for reconstruction of dynamical system were calculated using the numerical simulation data. Firstly، the CFD model was incorporated for simulation of a classic fluid mechanics problem، such as cavity flow، for validating its accuracy. Then، the developed computer code was applied for simulation of natural convection and mass transfer in a bounded domain under specified boundary conditions. In order to construct the reduced order model، based on the concept of dynamical system and projection approach، momentum and concentration transport equations were projected along POD modes. Moreover، for modeling the dynamics of flow field، velocity field and concentration transport dynamical system equations were solved for related modal coefficients variations. For simulation of heat transfer، temperature field modes were computed according to the modal coefficients of concentration field. The special achievement of this research would be reduction in the number of equations required to simulate the dynamic of the flow field. Based on POD modes energy level results in a higher level of captured kinetic energy of flow field when using a smaller number of modes. This means that by the described method a reduced order model can be obtained. The proposed model has the ability to simulate the flow and contaminant transport with higher speed of computations. The results of the reduced model were compared with the data obtained from numerical model and the accuracy and the ability of the developed model have been validate
عنوان نشريه :
مهندسي مكانيك شريف
عنوان نشريه :
مهندسي مكانيك شريف
