مرور و ارزیابی مدل درهم یک معادله ای اسپالارت-آلماراس در جریان های تراکم پذیر دو بعدی

بسیاری از جریان های مورد مطالعه در مهندسی توربولنس می باشند. در جریان های توربولنس با حرکت کاتوره ای و سه بعدی ذرات سیال که به حرکت میانگین افزوده می گردد، رو به رو هستیم. به این دلیل خصوصیات جریان را به صورت مجموع یک مقدار میانگین و یک مقدار نوسانی در نظر می گیریم. این امر باعث افزایش تعداد مجهولات و انسداد معادلات می شود. با استفاده از روش های متوسط گیری و به ویژه متوسط چگالی وزنی فیوره، تعداد مجهولات را به یک عبارت که تانسور تنش رینولدز نامیده می شود کاهش می دهیم. به منظور بر طرف کردن کامل این انسداد به یک مدل توربولنس به منظور شبیه سازی عبارت تنش رینولدز نیاز است. در کار حاضر از مدل توربولنس اسپالارت- آلماراس (sa) به منظور شبیه سازی عبارت تانسور تنش رینولدز استفاده شده است. مدل اسپالارت- آلماراس به عنوان معادله کمکی به معادلات حاکم بر جریان (معادلات ناویر- استوکس) اضافه می شود. این معادلات در یک برنامه کامپیوتری که برای استفاده در کامپیوترهای کوچک بسط داده شده است، حل می شوند. یکی از ویژگی های این برنامه کامپیوتری استفاده از طرح زمانی رانگ- کوتای چهار مرحله ای می باشد. به منظور بر طرف کردن محدودیت گام زمانی در این طرح، از گام زمانی محلی استفاده می شود. از دیگر ویژگی های این برنامه استفاده از روش اتلاف مصنوعی به منظور دستیابی به نتایج دقیق تر در نواحی دارای گرادیان های بزرگ مانند امواج ضربه ای می باشد. به منظور بررسی اعتبارسنجی مدل انتخابی، جریان توربولنس برای چهار هندسه مختلف مورد مطالعه قرار گرفته است. در ابتدا جریان گذر از صوت عبوری از روی صفحه تخت که دارای یک هندسه نسبتاً ساده می باشد و سپس جریان حول ایرفویل و پرتابه که دارای پیچیدگی های بیشتر می باشند، مورد مطالعه قرار می گیرد. همچنین در این کار جریان حول یک ایرفویل نوسانی به عنوان کار جدید مورد مطالعه قرار می گیرد. در این مسأله روش طیفی زمانی و مدل توربولنس همزمان با هم مورد بررسی قرار می گیرند.