دانلود پایان نامه

در این روابط Cµ ثابت آزمایشگاهی بوده و برابر 0845/0 میباشد. αk و αε اعداد پرانتل مربوط به k و ε میباشند که در اعداد رینولدز بالا با یکدیگر برابر بوده و تقریبا دارای مقدار 393/1 میباشند. همچنین C1ε و C2ε ثابتهای معادلات میباشند که به ترتیب برابر 42/1 و 68/1 میباشند. (Zhang et al., 2011)
مدل SST k- به منظور آمیختن روش k- ( که در نواحی نزدیک دیواره خوب عمل میکند) و k-ε (که در نواحی دور از دیواره خوب عمل میکند) ارائه شده است. بعبارتی این مدل به طور همزمان میتواند از توانایی مدل k- برای احتساب نواحی رینولدز پایین و توانایی مدل k-ε برای احتساب نواحی رینولدز بالا بهره گیرد. این مدل بسیار شبیه به مدل Standard k- میباشد اما به دلیل داشتن مزایایی مثل اصلاح معادله ، استفاده از تابع آمیختگی جهت بهره بردن از تواناییهای دو مدل k-ε و k-، لحاظ کردن اثرات انتقال تنشهای برشی اصلی جریان و تغییر مقادیر ثابت معادلات، از مدل Standard k- دقیقتر بوده و به نسبت آن برای گروه بزرگتری از جریانها کاربرد دارد.
معادله انرژی جنبشی توربولانسی (k) و معادله نرخ استهلاک مخصوص آن () و روابط وابسته دیگر به کار رفته در این مدل توربولانسی، به ترتیب در روابط (3-11)، (3-12)، (3-13) و (3-14) ارائه شدهاند. (Fluent 6.3 User’s Guide, 2006)
(‏311)
(‏312)
در روابط فوق Gk و G به ترتیب بیانگر منبع تولید انرژی جنبشی توربولانسی و فرکانس توربولانسی میباشند که از روابط (3-13) و (3-14) بدست میآیند.
(‏313)
(‏314)
و نیز به ترتیب از روابط زیر (3-15) و (3-16) بدست میآیند.
(‏315)
(‏316)
که در آن وسیکوزیته توربولانسی جریان میباشد.
در این روابط و اعداد پرانتل مربوط به انرژی جنبشی توربولانسی و فرکانس توربولانسی بوده که با یکدیگر برابر و دارای مقدار 2 میباشند.
تحلیل جریان چند فازی به روش Mixture
تعداد زیادی از جریانهای فرآیندی، مخلوطی از فازها هستند. فازهای فیزیکی مواد شامل گاز، مایع و جامد است. اما مفهوم فاز در سیستم جریان چند فازی به معنی گستردهتری به کار برده میشود. در جریان چند فازی، یک فاز قسمتی از جریان است که قابلیت تفکیک آن وجود دارد و نسبت به میدان پتانسیلی که در آن قرار میگیرد پاسخ داده و با سایر فازها برهمکنش دارد. مثلا ذرات جامد با اندازههای مختلف از همان ماده را میتوان به عنوان فازهای متفاوت در نظر گرفت چون هر مجموعه ذرات با اندازه یکسان دارای عکسالعمل دینامیکی مشابه به میدان جریان خواهند داشت. رژیمهای جریان چند فازی را میتوان به چهار دسته کلی گاز- مایع یا مایع- مایع، گاز- جامد، مایع- جامد و جریانهای سه فازی تقسیم کرد.
پیشرفت دینامیک سیالات محاسباتی، بنیانی برای درک بیشتر دینامیک جریانهای چند فازی را فراهم کرده است. در حال حاضر دو دیدگاه اولر- لاگرانژ و اولر- اولر جهت محاسبه عددی جریانهای چند فازی وجود دارد. در دیدگاه اولر- لاگرانژ، ابتدا فاز پیوسته جریان با استفاده از معادلات اولری یعنی همان معادلات ناویر- استوکس، حل میشود و سپس فاز دوم مثلا ذرات رسوبی از دیدگاه لاگرانژی بررسی میشوند. اما در دیدگاه اولر- اولر فاز دوم نیز به عنوان یک فاز پیوسته در نظر گرفته میشود و بسته به روش به کار برده شده یا یک معادله برای تمام فازها حل میشود یا این که برای هر فاز یک معادله جدا گانه از معادلات بقاء حل میشود.
در دیدگاه اولر- اولر، سه نوع روش وجود دارد که عبارتند از : VOF، Mixture و Eulerian . روش VOF تکنیک ردگیری سطح مشترک فازها برای مش اولری ثابت است. این مدل برای دو یا چند سیال غیرقابل امتزاج، که مکان فصل مشترک آنها مورد نظر است، طراحی شده است. در این روش یک سری معادلات مومنتوم به جریان چند فازی اختصاص داده میشود و کسر حجمی هر یک از فازها در هر سلول محاسباتی تعیین میشود. روش Mixture برای دو فاز یا بیشتر طراحی شده که در آن فازها به عنوان یک محیط پیوسته در هم نفوذ کننده در نظر گرفته میشوند و معادلات مومنتوم برای جریان مخلوط حل شده و از سرعتهای نسبی جهت تشریح فازهای پراکنده استفاده میشود. روش Eulerian پیچیدهترین روش چند فازی در نرمافزار Fluent میباشد. این روش معادلات مومنتوم و پیوستگی را برای هر فاز حل میکند. ارتباط این معادلات از طریق فشار و ضرایب تبادل بین فازی صورت میگیرد که این ارتباط به نوع فازها بستگی دارد. (دهقانی سانیچ، 1391) و (هاشمآبادی و دهنوی، 1390)
روش Mixture، یک روش چند فازی ساده شده است که میتواند برای مدل کردن جریانهای چند فازی که فازها با سرعتهای مختلف حرکت میکنند، مورد استفاده قرار میگیرد. در این روش فرض میشود که فازها دارای تعادل موضعی در مقیاس طولی فضایی کوتاه هستند که این امر باعث میشود تاثیر فازها بر همدیگر در نظر گرفته شود. روش Mixture میتواند n فاز را با حل معادلات مومنتوم، پیوستگی و انرژی برای فاز مخلوط، معادلات کسر حجمی برای فازهای ثانویه و روابط جبری برای سرعتهای نسبی مدل کند.
سرعت نسبی که همان سرعت لغزش میباشد به عنوان سرعت فاز ثانویه (p) نسبت به فاز اولیه (q) تعریف میشود و از رابطه (3-17) بدست میآید.
(‏317)
کسر جرمی هر فاز (k) به صورت رابطه (3-18) تعریف میشود که با استفاده از آن و طبق رابطه (3-19) سرعت راندگی بدست میآید.
(‏318)