مدلسازی عددی جریان و آشفتگی در جریانهای لایه ای حرارتی

جریانهای لایه ای در محیط های آبی طبیعی و ساخته شده مانند اقیانوسها، دریاچه ها، مخازن، بخشی از رودخانه ها که تحت تأثیر جریانهای جزر و مدی قرار دارند، دیده می شوند. در مخازن و دریاچه ها جریانهای لایه ای از اهمیت ویژه ای در مدیریت بهره برداری، کنترل کیفیت و بررسی رسوب گذاری برخوردارند. همچنین در مجاورت نیروگاهها که تخلیه ی آب از خروجی نیروگاه با دمای بیشتر تأثیرات جدی بر رژیم جریان و مؤلفه های کیفی آب می گذارد، بررسی این جریانها از اهمیت خاصی برخوردار است. عوامل متعددی منشاء پیدایش جریانها ی لایه ای هستند که از آن جمله می توان به وجود گرادیانهای غلظت و حرارت و تغییرات آنها اشاره کرد.در این مقاله مدلسازی عددی دو بعدی جریان و آشفتگی در جریانهای لایه ای ناشی از تغییرات گرادیان حرارتی اراﺋﻪ گردیده است. تحقیق موجود بر اساس یک مدل دو بعدی جریان در جهت قاﺋﻢ که توسط حجازی در سال 1381 توسعه یافته است انجام می گیرد. در تحقیق حاضر معادله ی انرژی حل، و پیش بینی نحوه ی توزیع میدان دما به مدل اضافه شده است.در مدل از یک شبکه ی منحنی الخط غیر متعامد لغزنده[3] استفاده شده است. گسسته سازی معادلات جریان و انتقال حرارت با استفاده از روش احجام محدود انجام گرفته، جهت مدل کردن تأثیرات آشفتگی یک مدل دو معادله ای ε-k گسترش داده شده و مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج بدست آمده از مدل با نتایج آزمایشگاهی و مدلهای عددی دیگر مقایسه شده اند که نشان دهنده ی رضایتبخش بودن پیش بینی های مدل حاضر می باشد. مدل جدید می تواند نحوه ی جریان و پدیده ی آشفتگی در اثر تغییرات دما را پیش بینی کند.

کلیدواژه ها:

مدلسازی عددی ، دو بعدی قاﺋﻢ (2DV) ، آشفتگی ، گرادیان حرارتی ، جریانهای لایه ای ، روش احجام محدود (FVM)