بررسی عددی تاثیر مدل‌های مختلف مرز ورودی برمشخصه‌های جریان لایه مرزی آشفته با رهیافت شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ

در این مطالعه اثر سه مدل مختلف مرز ورودی بر مشخصه‌های جریان لایه مرزی آشفته روی صفحه تخت بررسی شده است. مدل‌های مرزی مورد بررسی شامل پروفیل سرعت ورودی یکنواخت با آشفته‌سازی توسط تریپ، مدل مرز ورودی مبتنی بر حل اولیه (تی وی ام اف) و مدل بازمقیاس-بازنگاشتی لاند، در رهیافت شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ قابل استفاده است. شبیه‌سازی جریان با رهیافت شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ و ضریب اسماگورینسکی دینامیکی در نرم‌افزار اوپنفوم انجام شده است. همچنین اعتبارسنجی روش عددی با کمک نتایج حل عددی مستقیم و تحلیلی انجام شده است. مقایسه ضریب اصطکاک پوسته‌ای با روابط تحلیلی نشان می‌دهد که حداکثر انحراف در شبیه‌سازی با مدل‌های مرزی مبتنی بر حل اولیه، لاند و آشفته‌سازی توسط تریپ به ترتیب %4.3، %4.5 و %19.2 است. بعلاوه در‌حالیکه مقدار و روند توسعه ضخامت‌های انتگرالی، مولفههای سرعت و سایر مشخصه‌های جریان در شبیه‌سازی با شروط مرزی مبتنی بر حل اولیه و لاند انطباق مناسبی با نتایج شبیه‌سازی مستقیم عددی دارند، نتایج استفاده از تریپ انحراف بیشتری از نتایج شبیه‌سازی مستقیم عددی دارند. نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که استفاده از مدل‌های مرز ورودی مبتنی بر حل اولیه و لاند در شبیه‌سازی با رهیافت شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ، مناسب‌تر بوده و در کاهش هزینه محاسبات کاملاً موثر است.

Numerical Investigation of the Effect of Different Inflow Conditions on Turbulent Boundary Layer Flow Characteristics using LargeEddy Simulation

In this study, the impacts of three different inflow conditions on turbulent boundary layer characteristics over a flat plate was numerically investigated. The investigated boundary conditions are uniform velocity profile at inlet with turbulent generation using strip, precursorbased simulation model (TVMF) and rescaling/recycling model purposed by Lund, which are applicable in largeeddy simulation (LES). The simulations are done using LES with dynamic smagorinsky coefficient in OpenFOAM software. Validation of the numerical method was done using direct numerical data and analytical solution. Comparison of the skin friction coefficient with analytical equation shows that the maximum deviation in simulations with precursorbased, Lund and strip model are 4.3%, 4.5%, 19.2% accordingly. The numerical values and development trend of intergral thicknesses, velocity components and the other characteristics obtained through simulations using precursorbased and Lund inlet models, are in good agreement with direct numerical simulation (DNS) results while the results obtained by using the strip model are more diverse from the DNS results. The results of this study indicate that using precursorbased and Lund inflow generation models in LES produces more realistic results accompanied with reduced computational cost.