مقایسه مدل های زیرشبکه اغتشاشی برای مدل سازی آتش استخری بزرگ مقیاس به روش شبیه سازی گردابه های بزرگ

در این مقاله، مدل‏های زیرشبکه اسماگورینسکی و یک‌معادله‏ای ساده در روش شبیه‏سازی گردابه‏های بزرگ برای مدل‏سازی آتش استخری، در مقیاس بزرگ مقایسه شده‏اند. شبیه‏سازی برای آتش استخری متان با قطر سوخت ورودی یک متر و حرارت آزاد شده 07/2 مگاوات صورت گرفته است. بر اساس مدل کسر مخلوط و واکنش تک‌مرحله‏ای، تغییرات لحظه‏ای سرعت عمودی و متوسط‏ سرعت‏های عمودی، افقی و انرژی جنبشی اغتشاشی محاسبه و با مقادیر تجربی موجود مقایسه شده‏اند. مدل یک‌معادله‏ای و اسماگورینسکی، میزان تغییرات سرعت عمودی را به ترتیب با 7 و 12 درصد اختلاف نسبت به نتایج تجربی، تخمین می‏زنند. مدل یک‌معادله‏ای به دلیل حل معادله اضافی انرژی جنبشی، حدود 16 درصد بیشتر از مدل اسماگورینسکی زمان حل دارد. هر دو مدل مقادیر متوسط سرعت عمودی و افقی را با دقت قابل قبولی برآورد می‏کنند. اختلاف مدل یک‌معادله‏ای در تخمین سرعت افقی و عمودی با مدل اسماگورینسکی در حدود 4 و 5 درصد است. در مواردی که رفتار نوسانی جریان مورد نظر باشد، مدل یک‌معادله‏ای مناسب‏تر است، اما در مواردی که مقادیر متوسط جریان اهمیت دارد، گرچه مدل یک‌معادله‏ای دقت بالاتری در بیشتر نقاط میدان حل ارایه می‏دهد، ولی به دلیل افزایش زمان محاسباتی، استفاده از مدل اسماگورینسکی قابل قبول است.