شماره راهنما :
1101 دكتري
پديد آورنده :
چرميان، محمود
عنوان :
بررسي عددي و آزمايشگاهي برخورد جت آشفته مستغرق به ديواره
گرايش تحصيلي :
تبديل انرژي
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مكانيك
صفحه شمار :
بيست، [۱۹۴]ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
احمدرضا عظيميان
استاد مشاور :
ابراهيم شيراني، احمدرضا پيشه‌ور
توصيفگر ها :
برخورد جت آشفته به ديواره , سرعتسنجي تصويري ذرات , سرعت سنجي ليزري داپلر , متوسطگيري معادلات ناوير - استوكس , شبيهسازي گردابههاي بزرگ
استاد داور :
داور خارجي: بيژن فرهانيه; داور خارجي: جواد ابوالفضلي اصفهاني; محمود اشرفي‌زاده، محمدرضا توكلي
تاريخ ورود اطلاعات :
1396/09/25
كد ايرانداك :
ID1101 دكتري
چكيده فارسي :
چكيده جريان برخورد جت به ديواره به دليل كاربردهاي زياد صنعتي و همچنين پيچيدگيهاي فراوان در ساختارهاي جريان همواره مورد توجه دانشمندان زيادي در حوزههاي آزمايشگاهي و عددي بوده است در رساله حاضر جريان برخورد جت آشفته مستطيلي به ديواره براي اعداد رينولدز مختلف و فاصله نازل تا ديواره 01 برابر عرض نازل مورد بررسي قرار گرفته است در اين رساله دو هدف عمده دنبال ميشود هدف نخست بررسي ساختارهاي جريان برخورد جت آشفته مستطيلي به ديواره است به منظور بررسي ساختارهاي جريان در مقياسهاي مختلف از روشهاي آزمايشگاهي و عددي مختلفي استفاده شده است اين روشها در واقع مكمل يكديگر براي شناسايي ساختارهاي يك جريان مغشوش هستند روشهاي آزمايشگاهي بكار رفته در اين رساله عبارتند از روش سرعتسنجي تصويري ذرات سهبعدي توموگرافي Tomo PIV و همچنين روش سرعت سنجي ليزري داپلر LDA در اين رساله با استفاده از روش سرعت سنجي تصويري ذرات سهبعدي توموگرافي كه اولين بار در اين رساله براي جريان برخورد جت آشفته مستطيلي به ديواره ارائه شده است ساختارهاي اغتشاشي جريان توسط روش تفكيك به مدهاي متعامد POD سهبعدي توموگرافي بررسي شده و سهم انرژي هركدام از ساختارهاي اغتشاشي از كل انرژي اغتشاشي تعيين شده است با توجه به در اختيار داشتن دادههاي سهبعدي جريان به همراه رزولوشن باالي ميدان سرعت ساختارهاي جريان كه در گذشته كمتر مورد توجه قرار گرفته بود بررسي شد اين ساختارها هم براي ناحيه برخورد و هم ساير نقاط جريان تعيين شده است همچنين ساختارهاي گردابهاي لحظهاي و متوسط جريان توسط سه معيار 2 و Q مورد بررسي قرار گرفته است در ادامه با استفاده از روش سرعت سنجي ليزري داپلر ساختارهاي ريزتر جريان و بصورت نقطهاي براي سه عدد رينولدز جريان 0003 0006 و 0009 مورد بررسي قرار گرفت و تاثير عدد رينولدز جريان بر سرعت متوسط بيبعد و تنشهاي رينولدز بيبعد بررسي شد در رساله حاضر چالشهاي موجود در راه پس پردازش در اين روش آزمايشگاهي شناسايي و روشهاي برطرف كردن خطاهاي موجود بررسي شده است عالوه بر آن طول مقياسهاي مختلف مربوط به جريان آشفته استخراج و براي محاسبه شبكه محاسباتي در روش شبيهسازي گردابههاي بزرگ LES استفاده شده است دومين هدف در اين رساله بررسي قابليتهاي مدلهاي مختلف اغتشاشي است براي اينكار از پنج مدل اغتشاشي بر مبناي متوسطگيري معادالت ناوير استوكس استفاده شده است اين مدلها كه عبارتند از RSM k SST k RNG k و v2f جزو پركاربردترين مدلهاي اغتشاشي در شبيهسازي مسائل صنعتي هستند و هدف از اين بخش مقايسه دقيق نتايج حاصل از اين مدلها با نتايج آزمايشگاهي همين رساله به منظور تعيين دقت و خطاي هركدام از اين مدلها است نتايج نشان ميدهد كه نتايج حاصل از مدل v2f تطابق بهتري با دادههاي آزمايشگاهي نسبت به ساير مدلهاي متوسطگيري شده بخصوص در نواحي خط مركزي جت دارد همچنين دو مدل زير شبكه يك معادلهاي و اسماگورينسكي ديناميكي محلي در روش LES استفاده شده و با نتايج تجربي مقايسه شدهاند نتايج نشان ميدهد كه مدل اسماگورينسكي ديناميكي محلي داراي قابليت پيشبيني خوبي در اكثر نواحي جريان ميباشد ساختارهاي لحظهاي جريان توسط همين زيرمدل بررسي شده و نتايج با دادههاي حاصل از نتايج آزمايشگاهي LDA و PIV مقايسه شده است در اكثر كارهاي انجام شده گذشته بصورت آزمايشگاهي و عددي شرايط مرزي و اوليه دقيقا يكساني اعمال نشده است در كار حاضر مسئله برخورد جريان آشفته به ديواره توسط روشهاي مختلف آزمايشگاهي و عددي با شرايط مرزي و اوليه يكسان بررسي شده است كه امكان مقايسه دقيقتر نتايج آزمايشگاهي با هم و همچنين نتايج آزمايشگاهي و عددي را فراهم ميكند كلمات كليدي برخورد جت آشفته به ديواره سرعتسنجي تصويري ذرات سرعت سنجي ليزري داپلر متوسطگيري معادالت ناوير استوكس شبيهسازي گردابههاي بزرگ
چكيده انگليسي :
182 Numerical and Experimental Investigation of Submerged Turbulent Impinging Jet Mahmoud Charmiyan m charmiyan@me iut ac ir Date of Submission 2017 09 21 Department of Mechanical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree Ph D Language Farsi Supervisor Ahmad Reza Azimian azimian@cc iut ac ir Abstract Due to its wide industrial applications and complexity in its flow structure the impinging get problemhas always attracted the attention of many researchers in the experimental and computational fields of research In the present thesis the problem of rectangular turbulent jet impingement to a wall is investigated for variousReynolds numbers while the distance between the jet and the wall is tenfold the width of the nozzle In thisstudy we pursue two major goals The first goal is to investigate the flow structures associated with arectangular turbulent jet impinging a wall Here In order to study all the flow structures at different scales wehave employed a variety of computational and experimental techniques The experimental techniques employedin this thesis include the tomographic Particle image velocimetry Tomo PIV and the Laser DopplerAnemometry LDA Using a 3D tomographic velocimetry method for visualization of particles which isproposed in this thesis for the first time for the problem of rectangular turbulent jet impingement to a wall turbulent structures of the flow is investigated through 3D tomographic POD method and the energy percentageof each turbulent structure out of the total turbulent energy is determined Using the available 3D flow data andhigh resolution flow field flow structures that had received less attention previously are investigated for theimpingement area as well as other flow zones Moreover instantaneous and average eddy structures of the floware examined through three criteria including Q and 2 criteria Subsequently using LDA small scalestructures of the flow are investigated for three Reynolds numbers of 3000 6000 and 9000 and the effect of theReynolds number on dimensionless average velocity and dimensionless Reynolds stress is studied Also thechallenges regarding post processing of data related to this experimental method is identified and somemethodologies for elimination of the existing errors are scrutinized In addition various length scales of theturbulent flow are extracted and the data is used for calculating the computational mesh in the large eddysimulation LES method The second goal of the present project is assessment of the validity of variousturbulence models For this purpose five different models based on averaged Navies Stokes equations havebeen used These models which include k k RNG k SST RSM and v2f are amongst the most widely usedturbulence models applied for simulation of industrial case studies In fact in this section of the thesis we aim atcomparing the simulation results obtained from these models and our measured experimental data to determinethe accuracy and error related to each of those turbulence models Our results revealed that compared with other
استاد راهنما :
احمدرضا عظيميان
استاد مشاور :
ابراهيم شيراني، احمدرضا پيشه‌ور
استاد داور :
داور خارجي: بيژن فرهانيه; داور خارجي: جواد ابوالفضلي اصفهاني; محمود اشرفي‌زاده، محمدرضا توكلي
