تکامل تاریخی مدل های ویسکوزیته گردابی در روش شبیه سازی گردابه های بزرگ جریان های متلاطم

به دلیل پیچیدگی جریان های متلاطم، حل معادلات حاکم با جزئیات کامل امکان پذیر نیست. بنابراین از دیرباز روش های مختلفی برای حل معادلات و بررسی مشخصه های جریان متلاطم پیشنهاد شده است. از مهم ترین این روش ها می توان به شبیه سازی عددی مستقیم، شبیه‌ سازی گردابه های بزرگ و میانگین گیری رینولدز معادلات نویر-استوکس اشاره کرد. شبیه ‌سازی گردابه های بزرگ از لحاظ دقت و هزینه محاسبات، بین دو روش دیگر قرار دارد. در این روش، با اعمال یک فیلتر پایین گذر ساختار های بزرگ و کوچک جریان از یکدیگر جدا می شوند. ساختارهای بزرگ حل و ساختار های کوچک مدل می شوند. تا کنون مدل های مختلفی برای ساختارهای کوچک یا زیر شبکه پیشنهاد شده است. مدل های ویسکوزیته گردابی از معمول ترین این مدل ها هستند. اولین و ساده ترین مدل ویسکوزیته گردابی مدل اسماگورینسکی استاندارد است. دقت این مدل به ویژه برای هندسه های پیچیده بسیار کم است، به همین دلیل پژوهش های مختلفی به منظور افزایش دقت مدل اسماگورینسکی استاندارد انجام شده است که منجر به ارائه مدل های ویسکوزیته گردابی دقیق تر شده است. مدل اسماگورینسکی دینامیکی، مدل دینامیکی موضعی و مدل دینامیکی با ضرایب وابسته به مقیاس از دیگر مدل های پر کاربرد هستند. در این مقاله، سیر پیشرفت مدل های ویسکوزیته گردابی مورد استفاده در روش شبیه سازی گردابه های بزرگ به تفسیر ارائه شده است.

historical evolution of eddy viscosity models in large eddy simulation of turbulent flows

due to the complexity of turbulent flows, it is not possible to solve the governing equations in full detail. therefore, different numerical approaches have been proposed to solve the governing equations and analyze the flow characteristics. the most important methods include direct numerical simulation (dns), large eddy simulation (les) and reynolds averaged navier-stokes equations (rans). in terms of accuracy and computational cost, large eddy simulation is in between two other methods. in this method, large and small scales are separated by applying a low-pass filter. large scales are solved and small scales are modeled. so far, various models have been presented for small or subgrid scales. eddy viscosity models are the most common models used for this purpose. the first and simplest eddy viscosity model is the standard smagorinsky model. the accuracy of this model is low, especially for complex geometries. therefore, various studies have been conducted to increase the accuracy of this model. the dynamic smagorinsky model, dynamic localization model, and scale-dependent dynamic model are among the most widely used models. in this paper, the progress of eddy viscosity models used in large eddy simulation is presented.