بررسی عددی و تحلیلی مجموعه امواج ضربه‌ای لامبدا شکل در مجرای همگرا-واگرا

در کار حاضر، ساختار امواج ضربه‌ای رشته‌ای لامبدا شکل در یک مجرای همگرا-واگرا با به‌کارگیری رهیافت شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ بر اساس مدل‌های زیر شبکه‌ای مختلف از قبیل اسماگورینسکی لیلی، ادی-لزجت موضعی دیوار-تطبیق (WALE) و مدل جبری دیوار-مدل (WMLES) به‌صورت سه‌بعدی در نرم‌افزار فلوئنت و همچنین با استفاده از روابط تحلیلی مورد بررسی قرار گرفته است. هدف از پژوهش حاضر مقایسه بین نتایج حاصل از مدل‌های زیر شبکه‌ای مختلف و نیز معرفی یک روش مناسب جهت پیش‌بینی رفتار و ساختار امواج رشته‌ای لامبدا شکل می‌باشد. در این راستا از روش انطباقی شبکه‌ها به‌صورت دینامیکی و مطالعه انباشتگی خطاها از رابطه تحلیلی سمیرنف و نیز به‌منظور پیش‌بینی ساختار و تعداد امواج لامبدا شکل از روش هدوگراف عددی استفاده شده است. نتایج حاصل از به‌کارگیری مدل‌های زیر شبکه‌ای مختلف با نتایج آزمایشگاهی موجود مقایسه و مشخص شد که مدل زیر شبکه‌ای WMLES با وجود استفاده از تعداد شبکه پایین‌تر و زمان کمتر برای انجام محاسبات از دقت بالاتری برخوردار است. پس از اطمینان از روش حل مورد استفاده به بررسی تغییرات در ساختار جریان تراکم‌پذیر موجود در هنگام تغییر در طول واگرایی مجرای همگرا واگرا و نیز اعمال پرش دمایی دیواره مجرا در منطقه‌ی تولید امواج رشته‌ای لامبدایی پرداخته شده است. نتایج نشان می‌دهد که با افزایش طول واگرایی مجرا، حداقل فشار دیواره کاهش و مقدار بیشینه ماخ جریان افزایش یافته و محل وقوع موج ضربه‌ای لامبدا شکل به سمت گلوگاه مجرا حرکت می‌کند. به علاوه، با افزایش دمای ناپیوسته دیواره مجرا مقدار کمینه فشار دیوار افزایش و حداکثر ماخ جریان کاهش می‌یابد.