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

هادی پاسدار شهری، hadi pasdarshahri department of mechanical engineering, tarbiat modares university, p.o. box 14115-143, tehran, iranگروه تبدیل انرژی- بخش مهندسی مکانیک- دانشکده فنی و مهندسی ـ دانشگاه تربیت مدرس- تهران ـ ایران قاسم حیدری‏نژاد، ghassem heidarinejad department of mechanical engineering, tarbiat modares university, p.o. box 14115-143, tehran, iranگروه تبدیل انرژی- بخش مهندسی مکانیک- دانشکده فنی و مهندسی ـ دانشگاه تربیت مدرس- تهران ـ ایران کیومرث مظاهری، kiumars mazaheri department of mechanical engineering, tarbiat modares university, p.o. box 14115-143, tehran, iranگروه تبدیل انرژی- بخش مهندسی مکانیک- دانشکده فنی و مهندسی ـ دانشگاه تربیت مدرس- تهران ـ ایران

چکیده

در این مقاله، مدل‏ های زیرشبکه اسماگورینسکی و یک معادله ‏ای ساده در روش شبیه‏ سازی گردابه‏ های بزرگ برای مدل‏ سازی آتش استخری، در مقیاس بزرگ مقایسه شده ‏اند. شبیه‏ سازی 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 تک مرحله‏ ای، تغییرات لحظه‏ای سرعت عمودی و متوسط‏ سرعت‏های عمودی، افقی و انرژی جنبشی اغتشاشی محاسبه و با مقادیر تجربی موجود مقایسه شده ‏اند. مدل یک معادله ‏ای و اسماگورینسکی، میزان تغییرات سرعت عمودی را به ترتیب با 7 و 12 درصد اختلاف نسبت به نتایج تجربی، تخمین می‏زنند. مدل یک معادله ‏ای 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 یک معادله ‏ای 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 یک معادله ‏ای مناسب‏تر است، اما در مواردی که مقادیر متوسط جریان اهمیت دارد، گرچه مدل یک معادله ‏ای دقت بالاتری در بیشتر نقاط میدان حل ارائه می‏دهد، ولی به دلیل افزایش زمان محاسباتی، استفاده از مدل اسماگورینسکی قابل قبول است.