شبیه سازی گردابه های بزرگ جریان حول پله نامحدود با استفاده از الگوریتم عددی مرتبه بالا

در مطالعه حاضر، جریان سه بعدی، غیر دایم و آشفته حول پله نامحدود با روش شبیه سازی گردابه های بزرگ به صورت عددی حل شده است. با توجه به قابلیت مناسب روش تفاضلی فشرده در حل عددی مرتبه بالای جریان تراکم پذیر، از این روش برای حل معادلات فیلترشده     ناویر- استوکس در مختصات جامع منحنی لخط در یک شبکه سازمان یافته چند بلوکی استفاده شده است. به منظور بررسی اثر مدل سازی تنش زیر شبکه، از مدل اسماگورینسکی، مدل ویسکوزیته انرژی سینماتیک تعمیم یافته (MKEV)، مدل اسماگورینسکی دینامیکی (DSM) و مدل ادی- ویسکوزیته موضعی تطبیق یافته با دیواره (WALE) استفاده شده است. نتایج عددی دربرگیرنده مشخصات عمومی جریان حول پله معکوس، اعم از طول ناحیه جدا شده پشت پله، ضریب اصطکاک، ضریب فشار، پروفیل سرعت متوسط (در جهت جریان اصلی و عمود بر آن) و تنشهای رینولدز است. نتایج شبیه سازی گردابه های بزرگ در مطالعه فعلی با نتایج آزمایشگاهی و نتایج شبیه سازی مستقیم و شبیه سازی گردابه های بزرگ چاپ شده در سایر مراجع مقایسه شده و انطباق بسیار مناسب مشاهده گردید. نتایج نشان می دهد که مدل های DSM و WALE، مشخصات و جلوه های جریان روی پله را با دقت بیشتری (با دقتی نزدیک به شبیه سازی عددی مستقیم ارایه شده در مراجع) نسبت به مدل و MKEV پیش بینی کرده اند.