Predmet te disertacije so neposredne numerične simulacije (DNS) v geometriji omejene nazaj obrnjene stopnice s tokom dveh tekočin s Prandtlovima številoma 0,005 in 0,1. Raztezno razmerje geometrije stopnice je enako 2,25, odtok pa ima obliko kvadrata. Geometrija je obdana s stenami in nima periodičnih meja. V domeni sta simulirana tudi trdna, toplotno prevodna stena stopnice in grelec. Ta sta termično povezana med seboj in z domeno tekočine. Za doseganje popolnoma razvitega turbulentnega dotoka smo uporabili robni pogoj z recikliranjem hitrostnega polja in tako uveljavili robni pogoj s konstantnim masnim pretokom. Reynoldsovo število na podlagi trenja na stenah v kanalu po toku pred stopnjo je okoli 207, Reynoldsovo število na podlagi povprečne hitrosti pri dotoku in hidravličnega premera dotoka pa je okoli 7100. Območje ponovne pritrditve je bilo najdeno približno 7,9 višine stopnice po toku za stopnico.
Ker je stopnica omejena v smeri pravokotno na raztezanje in smeri toka, ima povprečni tok močne tridimenzionalne značilnosti. Te značilnosti znatno povečajo čas povprečenja, ki je potreben za dosego dovolj nizke statistične negotovosti. DNS je bila izvedena z zmerno prostorsko ločljivostjo s približno 30 milijoni mrežnih točk. Za dosego sprejemljive statistične negotovosti pa so bila časovno povprečena polja izračunana iz približno 12 milijonov časovnih korakov. V disertaciji raziščemo tridimenzionalne lastnosti s prvim in drugim redom statistik pretočnih in toplotnih polj, ki so pomembna za validacijo pristopov modeliranja RANS.
V zadnjem delu diplomske naloge so raziskane statistične negotovosti posameznih spremenljivk v vnaprej določenih točkah spremljanja. Za točke, ki so v bližini sten, je bila statistična negotovost višja v območjih stagnacije.
|
