شبیه سازی صعود پره دودکش با استفاده از روش ترکیبی دینامیک شاره های محاسباتی RANS-LES در شرایط خنثای جوی

اغلب سامانه ها در طبیعت دارای دینامیک غیرخطی هستند و خطی سازی آنها تنها یک فرض ساده کننده است. تلاطم در جریان های جوی نیز اغلب حاکم است و آرام بودن یا آرام فرض کردن آنها، به عنوان ساده سازی مساله تلقی می شود. در صعود و پراکنش پره دودکش Plume) (Stack، بویژه در فواصل نزدیک به آن، تلاطم جوی و تلاطم ناشی از پره دود خروجی از دودکش تاثیر قابل توجهی دارند. هدف اصلی این پژوهش بررسی تاثیر تلاطم جوی بر پره دودکش است. رسیدن به این مهم، نیازمند پیش بینی مناسب نقش تلاطم در رفتار پره دودکش و صرف هزینه محاسباتی کمتر در مقایسه با دقت شبیه سازی است؛ بنابراین در این پژوهش برای نخستین بار از ترکیب روش های شبیه سازی پیچک های بزرگ و میانگین گیری رینولدز به منظور شبیه سازی رفتار پره دودکش و یک روش ترکیبی دینامیک برای پارامترسازی نقش پیچک های ریز استفاده شده است. شبیه سازی عددی رفتار پره دود با استفاده از روش مذکور و متداول انجام گرفت. توزیع دما در فواصل مختلف پایین دست دودکش با داده های تجربی مقایسه و صحت نتایج بررسی شد. نتایج نشان داد که روش ترکیبی پیشنهادی نسبت به روش های میانگین گیری رینولدز و روش ترکیبی موجود در نرم افزار فلوئنت، توزیع دما در پایین دست را با دقت بیشتری پیش بینی می کند. همچنین خطای تخمین صعود پره دود محاسبه شده با روش های میانگین گیری رینولدز، روش ترکیبی موجود در نرم افزار فلوئنت و روش ترکیبی پیشنهادی در حالت خنثای جوی به ترتیب برابر با 0437/0، 054/0 و 0323/0 است. با مقایسه صعود پره دودکش با معادله انتگرالی بریگز، مشاهده شد که روش انتگرالی به دلیل عدم در نظر گرفتن اختلاط قائم ناشی از تلاطم، میزان صعود را بیش از مقدار واقعی تخمین می زند. صحت شبیه سازی تلاطم با استفاده از نمودار چگالی طیفی انرژی جنبشی متلاطم و پارامتر نسبت تلاطم شبیه سازی شده به تلاطم مدلسازی شده، بررسی شد. از نتایج این پژوهش می توان در بهینه سازی و اصلاح روابط موجود برای تخمین صعود پره دودکش در شرایط مختلف پایداری، با در نظر گرفتن نقش تلاطم مکانیکی و گرمایی جو و تلاطم پره دودکش استفاده کرد.