Točnost metode velikih vrtincev za simulacije turbulentnega toka v kanalu s stopnicoJamnik Srpčič, Jan (Avtor) Tiselj, Iztok (Mentor) računska dinamika tekočinmetoda velikih vrtincevturbulenten tokenofazni tokgeometrija stopniceOpenFOAMNajnatančnejša metoda za simulacije turbulentnih tokov je direktna numerična simulacija (DNS), ki zahteva zelo goste diskretne mreže in je računsko zelo zahtevna. Metoda velikih vrtincev (LES) deluje na mrežah, ki so v vsaki smeri tudi do desetkrat redkejše kot mreže v DNS, kar bistveno pospeši izračune. Metoda LES temelji na modelih, ki približno modelirajo turbulentno difuzijo v vrtincih, ki so manjši od resolucije mreže, medtem ko eksplicitno opiše večje vrtince. Metoda DNS prepozna vrtince vseh velikosti brez približkov. V magistrski nalogi obravnavamo točnost LES metode s primerjavo z obstoječimi rezultati, izračunanimi z metodo DNS v geometriji turbulentnega toka v kanalu s stopnico. Naša LES simulacija je potekala na približno 15-krat redkejši mreži in je porabila za dva velikostna reda manj računskega časa kot DNS. Simulaciji sta primerljivi zaradi enakega Reynoldsovega števila, ki znaša 7100. Primerjamo časovno povprečena hitrostna polja v različnih ravninah, iz katerih je razvidna velika podobnost med rezultati obeh metod v toku čez stopnico. Drobne, a opazne razlike v dimenzijah in oblikah vrtincev pripisujemo netočnosti metode velikih vrtincev. Točnost metode, uporabljene v magistrski nalogi, smo natančneje obravnavali še s primerjavo profilov časovno povprečenih komponent hitrosti ter hitrostnih fluktuacij na izbranih daljicah v računski domeni. Iz profilov je mogoče sklepati, da LES v sredini domene napove za nekaj odstotkov hitrejši tok in nekoliko počasnejši tok ob stenah kot metoda DNS. Kljub temu, da smo v LES metodi s približki opisali le najmanjše vrtince, pa ta aproksimacija vpliva tudi na obliko največjih vrtincev v opazovani geometriji.20212021-02-21 08:15:27Magistrsko delo/naloga124832VisID: 117882COBISS_ID: 53018883sl