عنوان کامل پروژه:

پروژه تحلیل جریان مغشوش سه‌بعدی با استفاده از شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ با مقیاس‌های زیر شبکه‌ای WALE با استفاده از نرم‌‌ افزار فرترن

در این گزارش معادلات حاکم بر جریان مغشوش سه‌بعدی در مختصات کارتزین برای شبیه‌سازی جریان‌های آئرودینامیکی حل می‌شود. با توجه به اهمیت و گستردگی رویداد جریان مغشوش در صنایع و فیزیک، بررسی این نوع از جریان همواره مورد توجه دانشمندان و محققان بوده است و تا کنون هیچ رابطه‌ی دقیقی برای پیش‌بینی این نوع از جریان ارائه نشده است. بنابراین محققان سعی دارند تا با استفاده از مدل‌هایی که بر پایه‌ی آمار استوار هستند، به مدل‌سازی این پدیده اقدام نمایند. تاکنون بیشتر روش‌هایی که برای مدل‌سازی جریان آشفته ارائه می‌شد بر پایه‌ی متوسط‌گیری‌های زمانی بود. اما با توجه به پیشرفت قابل‌ توجه قدرت محاسباتی رایانه‌ها و همچنین نیاز به حل دقیق‌تر، روشی بر پایه‌ی متوسط‌گیری مکانی ارائه شده است که توجه بسیاری از محققان و علاقه‌مندان را به خود جلب نموده است. این روش که شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ نام دارد، همان‌طور که از نام آن برمی‌آید بر شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ که تأثیر بیشتری دارند و بیشتر به شرایط مسئله وابسته هستند تمرکز دارد و تأثیر گردابه‌های کوچک نیز با ارائه‌ی مدل‌هایی مدل می‌گردد. آنچه در این پروژه به‌طور خاص بررسی شده است، یک حل‌گر سه‌بعدی جریان مغشوش با استفاده از روش شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ می‌باشد و برای مدل‌سازی تأثیر گردابه‎های کوچک نیز از روش WALE استفاده شده است.

در اینجا از شبکه بی‌سازمان برای گسسته سازی میدان جریان استفاده شده است. برای گسسته سازی بخش زمانی معادلات از روش صریح رانگ-کوتا استفاده شده است. همچنین از شرایط مرزی دیوار برای اضلاع موجود بر روی جسم جامد و از روش ثابت‌های ریمان برای مرزهای دوردست استفاده شده است. با توجه به فیزیک حاکم بر جریان‌های آئرودینامیکی، که در بیشتر مواقع با جریان‌ها تراکم پذیر مواجه هستیم، در اینجا از روش مبتنی بر چگالی برای وابسته کردن معادلات جرم، مومنتوم و انرژی استفاده شده است. جهت محاسبه مشتقات مرتبه اول از قضیه گرین-گوس استفاده می‌شود. ساختار داده‌ای مورد استفاده در اینجا به‌ صورت ضلع محور بوده تا قابلیت استفاده از شبکه‌های ترکیبی وجود داشته باشد و همچنین به حافظه کمتری برای ذخیره اطلاعات شبکه نیاز داشته باشیم.

آنچه در این کد خواهید آموخت:

1- نحوه مجزاسازی معادلات ناویر-استوکس به روش حجم محدود

2- روش شبیه سازی گردابه های بزرگ

3- مفهوم لزجت گردابه ای

4- مفهوم آبشار انرژی

۵- انواع فیلتر و نحوه فیلترگیری

۶- بی بعد سازی معادلات

۷- متوسط گیری زمانی و مکانی

۸- تنش های رینولدزی

نکات و الزامات:

1- این  برنامه در همه نسخه های کامپایلرهای فرترن قابل اجراست.

2- خروجی ها در همه نسخه های Tecplot قابل مشاهده است

3- آشنایی اولیه با CFD آشفتگی

4- آشنایی با Finite  Volume Methods

5- آشنایی با زبانهای C یا Fortran