izpis_h1_title_alt

Točnost metode velikih vrtincev za simulacije turbulentnega toka v kanalu s stopnico
ID Jamnik Srpčič, Jan (Avtor), ID Tiselj, Iztok (Mentor) Več o mentorju... Povezava se odpre v novem oknu

.pdfPDF - Predstavitvena datoteka, prenos (7,54 MB)
MD5: 6EF99636DECC0CDC3A41571760DEDDDB

Izvleček
Najnatančnejša 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.

Jezik:Slovenski jezik
Ključne besede:računska dinamika tekočin, metoda velikih vrtincev, turbulenten tok, enofazni tok, geometrija stopnice, OpenFOAM
Vrsta gradiva:Magistrsko delo/naloga
Tipologija:2.09 - Magistrsko delo
Organizacija:FMF - Fakulteta za matematiko in fiziko
Leto izida:2021
PID:20.500.12556/RUL-124832 Povezava se odpre v novem oknu
COBISS.SI-ID:53018883 Povezava se odpre v novem oknu
Datum objave v RUL:21.02.2021
Število ogledov:1657
Število prenosov:156
Metapodatki:XML RDF-CHPDL DC-XML DC-RDF
:
Kopiraj citat
Objavi na:Bookmark and Share

Sekundarni jezik

Jezik:Angleški jezik
Naslov:Accuracy of Large Eddy Simulation method for turbulent flow over backward facing step
Izvleček:
Direct numerical Simulation is the most accurate method for simulating turbulent flows which require very dense discrete meshes and is therefore computationally very expensive. Large Eddy Simulation method (LES) is performed on meshes that are up to ten times coarser in each direction than the ones used in the DNS, which significantly decreases computation time. LES is based on semi-empirical models, which approximately describe turbulent diffusion in the smallest eddies that are not captured by the discrete grid. In the master’s thesis, we are analyzing the accuracy of the LES method through a comparison with existing results that are computed with the DNS method in turbulent flow geometry in a backward facing step domain. Our LES was running on approximately 15 times coarser mesh and consumed two orders of magnitude less computation time than the DNS. Simulations are comparable since they have the same Reynolds number, which is 7100. We are comparing the time-averaged velocity fields in different planes, which show considerable similarities between the methods in the flow throughout the step. Small but noticeable differences in dimensions and shapes of the vortices are attributed to the inaccuracy of the large eddy method. Additionally, we evaluated the accuracy of the LES through the comparison of time-averaged velocities and their fluctuations on selected line segments in the domain after the step. From the latter, we can conclude that the flow in the LES is faster in the center of the domain and slower near the walls in comparison to the flow in the DNS. Although the LES method uses empirical models only for the smallest eddies, this approximation affects the geometry of the largest vortices in the system.

Ključne besede:computational fluid dynamics, Large Eddy Simulation method, turbulent flow, single-phase flow, backward facing step geometry, OpenFOAM

Podobna dela

Podobna dela v RUL:
Podobna dela v drugih slovenskih zbirkah:

Nazaj