لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

در این پژوهش به مطالعه عددی خنک کاری لایه ای حول یک پره توربین گاز با استفاده از رهیافت میانگین گیری جزئی از معادلات ناویر استوکس (پنس) که یکی از موفق ترین رهیافت های شبیه سازی گردابه های بسیار بزرگ (وی – ال – ای - اس) در جریانهای آشفته می باشد، پرداخته شده است. جهت بررسی دقیق جریان، مدل سازی به صورت سه بعدی حول هندسه پره توربین گاز (ایرفویل با در نظر گرفتن سوراخ های خنک کاری) انجام شده و دمای سیال ورودی و دمای سطح پره به ترتیب 409.5 درجه سانتیگراد و 297.7 درجه سانتیگراد در نظر گرفته شده است. عدد رینولدز جریان ورودی 8.42´105 می باشد. جریان ورودی به صورت کاملا آشفته میباشد و شدت توربلانسی آن 0.052 تنظیم شده و ضمنا از اثرات جریان های ثانویه در بالا و پایین پره چشم پوشی شده است. برای حل عددی معادلات از نرم افزار فلوئنت استفاده شده و معادلات میانگین گیری شده جزئی ناویر-استوکس (پنس) با استفاده یو – دی – اف به نرم افزار فلوئنت اعمال شده است. نتایج بدست آمده از روش پنس با نتایج تجربی موجود و نتایج مدل های دو معادله ای رنس در تحقیقات دیگر مقایسه شده که نشان میدهد روش پنس تطابق قابل قبولی با نتایج تجربی داشته و همچنین نسبت به مدل های دو معادله ای رنس دقیق تر است.

معادلات ناویر- استوکس به طور گسترده در زمینه های مختلف علوم مانند مدل سازی جریان های اقیانوسی، جریان جاری در یک لوله، جریان های اطراف یک بال و به طور کلی در دینامیک سیالات کاربرد دارند. در این مقاله روش بدون شبکه توابع پایه شعاعی برای حل این معادلات به کار گرفته خواهد شد به این ترتیب که ابتدا ایده منظم سازی برای تبدیل معادله مورد نظر به دستگاه معادلات دیفرانسیل معمولی مورد استفاده قرار می گیرد، سپس روش توابع پایه شعاعی برای حل دستگاه به وجود آمده بکار گرفته می شود. در انتها نیز نتایج عددی ارائه خواهد شد که نشانگر دقت قابل قبول روش معرفی شده است.

معادلات دیفرانسیل- جبری در بسیاری از مدلهای فیزیکی نقش بسیار مهمی را ایفا می کنند و از اهمیت خاصی برخوردارند. در این مطالعه پس از بررسی مشکلاتی که در حل عددی معادلات دیفرانسیل- جبری به وجود می آید به بررسی روش منظم سازی دنباله ای می پردازیم که می تواند برای حل معادلات دیفرانسیل- جبری به فرم هزنبرگ و با اندیس دو و سه، استفاده شود. در ادامه معادلات ناویر- استوکس تراکم ناپذیر که به طور وسیع در دینامیک سیالات مورد استفاده قرار می گیرند به عنوان معادلات دیفرانسیل- جبری بررسی و به کمک روش فوق حل عددی می شوند. یکی از مزیت های روش منظم سازی دنباله ای برای حل معادلات ناویر- استوکس، این است که شرایط اولیه برای فشار لازم نیست و نسبت به روشهای خطی معادلات را با سختی کمتری حل می کند. سپس روش منظم سازی دنباله ای پیشگو را برای کاهش حجم محاسبات به کار برده و با روش ذکر شده مقایسه می کنیم. در پایان نتایج عددی آورده شده است.

در این پژوهش الگوریتم تکاملی بهینه سازی جستجوی هارمونی برای اولین بار، به منظور حل مساله بهینه سازی شکل های آیرودینامیکی توسعه داده شده است. شکل آیرودینامیکی مورد بررسی، ایرفویل بوده و روش پارسس برای معرفی هندسه آن استفاده شده است. مساله، مینیمم سازی تابع هدف آیرودینامیکی به روش طراحی بهینه سازی معکوس و تابع هدف، اختلاف توزیع فشار ایرفویل در حال بررسی و ایرفویل هدف بوده است. معادلات دوبعدی تراکم پذیر ناویر-استوکس به همراه مدل آشفته اسپالارت-آلماراس برای مدل سازی جریان مورد استفاده قرار گرفته است. برای افزایش کارایی الگوریتم بهینه سازی جستجوی هارمونی، اصلاح جامعی بر روی آن انجام شده است. الگوریتم بهینه سازی جستجوی هارمونی اصلاح شده، با تغییر متغیرهای طراحی هندسه ایرفویل، درصدد رسیدن به متغیرهای طراحی بهینه و متعاقبا حصول به ایرفویل هدف برآمده است. برای این مهم، الگوریتم از ایرفویل NACA0012 شروع و با نزدیک کردن توزیع فشار به توزیع فشار ایرفویل هدف (RAE2822)، ایرفویل هدف را بازسازی کرده است. برای بررسی دقیق تر و اطمینان از صحت و دقت الگوریتم بهینه سازی، این عمل بهینه سازی در جهت عکس نیز انجام شده است. یعنی با شروع از ایرفویل RAE2822، ایرفویل NACA0012 بازسازی گشته است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که استفاده از الگوریتم بهینه سازی جستجوی هارمونی ابزار کارا و قدرتمندی را برای بهینه سازی شکل های آیرودینامیکی در اختیار می گذارد.

در این مقاله یک روش «آپ ویند» که اصول اولیه آن روش «رو» تشکیل می دهد برای محاسبه شارهای غیر لزج در حل عددی معادلات سهموی شده ناویر - استوکس PNS ارائه می شود و معادلات مذکور به صورت ضمنی و غیر تکراری با استفاده از روش حجمهای محدود حل می شوند. مزیت اصلی روش ارائه شده نسبت به روشهای دیگر در این زمینه، کاهش شدید نوسانات در مجاورت خط صوتی است. این مزیت سبب می شود که روش حاضر قادر به تحلیل جریان های مافوق صوت با عدد ماخ نزدیک به یک باشد. این در شرایطی است که روشهای «آپ ویند» دیگر توانایی چنین کاری را ندارند. اعتبار روش مذکور با تحلیل سه مسئله نمونه بررسی شده است این مسائل شامل جریان ابر صوتی دو بعدی حول گوشه تراکمی با زاویه 15 درجه، جریان مافوق صوت دو بعدی حول یک صفحه تخت و جریان مافوق صوت تقارن محوری حول یک دماغه مماسی است. نتایج به دست آمده با نتایج روشهای عددی دیگر مانند روش «بیم -وارمینگ» مقایسه شده است.