مدل‏سازی جریان‏های تراکم‏ناپذیر گرما - شاره با روش مشخصه‏ بنیان چند بعدی

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 استادیار، دانشگاه بناب، دانشکده فنی و مهندسی

2 دانشیار، دانشگاه تبریز، دانشکده مکانیک

چکیده

طرح مشخصه بنیان جدیدی در روش حجم محدود برای حل جریان های تراکم ناپذیر همراه با انتقال گرما توسعه داده شد. در این طرح برای محاسبه جمله‏ های همرفت مشخصه ‏های چند بعدی به کار رفته است. برای به دست آوردن خطوط مشخصه مجازی و معادلات سازگاری، معادله انرژی با معادلات ناویر-استوکس در نظر گرفته شده‏اند. این طرح فراباد مشخصه بنیان که برای محاسبه جمله‏ های همرفت در مرز سلول به کار می‏ رود برای پایداری نیازی به میراگر های مصنوعی ندارد. به عنوان محک، شبیه سازی جریان بین دو صفحه موازی و جریان داخل حفره در جریان با جابجایی اجباری و جابجایی ترکیبی در گستره بزرگی از عددهای رینولدز گراشف و پرانتل به کار رفته ‏اند. دقت بالاتر و همگرایی سریع‏ تر برای روش پایه مشخصه ارایه شده در نتایج قابل مشاهده است. نتایج به دست آمده از این روش با نتایج موجود در ادبیات فن تطابق خوبی دارند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Chorin AJ (1997) A numerical method for solving incompressible viscous flow problems. J Comput Phys 135(2): 118-125.

[2] Tamamidis P, Zhang G, Assanis DN (1996) Comparison of pressure-based and artificial compressibility methods for solving 3D steady incompressible viscous flows. J Comput Phys 124(1): 1-13.

[3] Drikakis D, Govatsos PA, Papantonis DE (1994) A characteristic-based method for incompressible flows. Int J Numer Meth Fl 19: 667-685.

[4] Tai CH, Zhao Y (2003) Parallel unsteady incompressible viscous flow computations using an unstructured multigrid method. J Comput Phys 192(1): 277-311.

[5] Nithiarasu P, Liu CB (2006) An artificial compressibility based characteristic based split (CBS) scheme for steady and unsteady turbulent incompressible flows. Comput Method Appl M 195(23–24): 2961-2982.

[6] Neofytou P (2007) Revision of the characteristics-based scheme for incompressible flows. J Comput Phys 222: 475-484.

[7] Su X, Zhao Y, Huang X (2007) On the characteristics-based ACM for incompressible flows. J Comput Phys 227(1): 1-11.

[8] Razavi SE, Zamzamian K, Farzadi A (2008) Genuinely multidimensional characteristic-based scheme for incompressible flows. Int J Numer Meth Fl 57: 929-949.

[9] Zamzamian K, Razavi SE (2008) Multidimensional upwinding for incompressible flows based on characteristics. J Comput Phys 227(19):8699-8713.

[10] Razavi SE, Orang AA (2011) A comparative investigation of hydrofoil at angles of attack. Int J Numer Meth Fl 68: 1087-1101.

[11] Atashbar Orang A, Razavi SE, Pourmirzaagha H (2014) Computational study of incompressible turbulent flows with method of characteristics. J Comput Appl Math 259(0): 741-751.

[12] Shakir AM, Mohammed AK, Hasan MI (2011) Numerical investigation of counter flow microchannel heat exchanger with slip flow heat transfer. Int J Therm Sci 50(11): 2132-2140.

[13] Tmartnhad I, El Alami M, Najam M, Oubarra A (2008) Numerical investigation on mixed convection flow in a trapezoidal cavity heated from below. Energ Convers Manage 49(11): 3205-3210.

[14] Shishkina O, Wagner C (2005) A fourth order accurate finite volume scheme for numerical simulations of turbulent Rayleigh–Bénard convection in cylindrical containers. C R Mecanique 333(1): 17-28.

[15] Ohwada T, Asinari P, Yabusaki D (2011)  Artificial compressibility method and lattice Boltzmann method: Similarities and differences. Comput Math Appl 61(12): 3461-3474.

[16] Ghasemi J, Razavi SE (2010) On the finite-volume Lattice Boltzmann modeling of thermo-hydrodynamics. Comput Math Appl 60(5): 1135-1144.

[17] Haeri S, Shrimpton JS (2013) A new implicit fictitious domain method for the simulation of flow in complex geometries with heat transfer. J Comput Phys 237(0): 21-45.

[18] Srinivasa AH, Eswara AT (2013) Unsteady free convection flow and heat transfer from an isothermal truncated cone with variable viscosity. Int J Heat Mass Tran 57(1): 411-420.

[19] Raji A, Hasnaoui M, Naïmi M, Slimani K, Ouazzani MT (2012) Effect of the subdivision of an obstacle on the natural convection heat transfer in a square cavity. Comput Fluids 68(0): 1-15.

[20] Selimefendigil F, Öztop HF (2014) Numerical investigation and dynamical analysis of mixed convection in a vented cavity with pulsating flow. Comput Fluids 91(0): 57-67.

[21] Sivasankaran S, Sivakumar V, Hussein AK (2013) Numerical study on mixed convection in an inclined lid-driven cavity with discrete heating. Int Commun Heat Mass 46(0):112-125.

[22] Billah MM, Rahman MM, Sharif UM, Rahim NA, Saidur R, Hasanuzzaman M (2011) Numerical analysis of fluid flow due to mixed convection in a lid-driven cavity having a heated circular hollow cylinder. Int Commun Heat Mass 38(8): 1093-1103.

[23] Cheng TS, Liu WH (2010) Effect of temperature gradient orientation on the characteristics of mixed convection flow in a lid-driven square cavity. Comput Fluids 39(6): 965-978.

[24] Iwatsu R, Hyun JM, Kuwahara K (1993) Mixed convection in a driven cavity with a stable vertical temperature gradient. Int J Heat Mass Tran 36(6): 1601-1608.