شبیه سازی عددی مستقیم جریان تراکم ناپذیر حول استوانه با استفاده از حلگر شبکه بولتزمن اختلاف-محدود ونو

این مطالعه، شبیه سازی عددی مستقیم ( DNS ) جریان تراکم ناپذیر حول استوانه با طول محدود با استفاده از حلگر شبکه بولتزمن اختلاف-محدود ونو ( WENO ) مورد مطالعه قرار گرفته است. برایاین منظور، فرم تراکم ناپذیر معادله شبکه بولتزمن در مختصات عمومی منحنی الخط ۳ سه بعدی در نظر گرفته شده و گسسته سازی مکانی معادله حاکم با استفاده از روش اختلاف-محدود ونو مرتبه پنج و انتگرال گیری زمانی آن نیز توسط روش رانگ-کوتا مرتبه چهار انجام شده است. در راستای مشاهده ساختار سه بعدی جریان در اثر وقوع ناپایداری نوع دوم در راستای عرضی، شبیه سازی عددی مستقیم جریان تراکم ناپذیر در عدد رینولدز ۱۰۰۰ با استفاده از حلگر مذکور صورت گرفته است. حلگر جاضر برمبنای روش شبکه بولتزمن اختلاف-محدود دقت مرتبه مرتبه بالا، امکان رصد ساختار گذرای جریان تراکم ناپذیر را در شبکه های نه چندان درشت همراه با دقت زمانی مناسب ممکن می سازد. به منظور صحت سنجی نتایج به دست آمده با استفاده از حلگر حاضر، مولفه های متوسط و نوسانی جریان در مقاطع مختلفی در دنباله استوانه استخراج گردیده و با مراجع موجود مورد مقایسه قرار گرفته است. با توجه به تطبیق مناسب نتایج حلگر حاضر با نتایج عددی و داده های تجربی، حلگر حاضر را میتوان به عنوان جایگزینی برای روش های متداول در شبیه سازی عددی مستقیم جریان تراکم ناپذیر مبتنی بر معادلات ناویر-استوکس دانست.

کلیدواژه ها:

حلگر اختلاف ، محدود شبکه بولتزمن ، شبیه سازی عددی مستقیم ، روش اختلاف ، محدود مرتبه پنج ونو ، جریان تراکم ناپذیر خارجی