توسعه روش DQ در شبيه سازي عددي جريان آشفته و كاربرد آن در اطراف لوله

دكتري

جهت محاسبه و پيش بيني صحيح ميدان جريان اطراف خطوط لوله دريايي، روشهاي عددي متعددي توسعه يافته اند. با اين وجود، محققين همواره در جستجوي روشهاي عددي با كارآيي بيشتر و دقت بالاتر جهت افزايش توانايي مدلسازيهاي عددي مي باشند. هدف اصلي اين رساله، توسعه روش DQ در حوزه مكانيك سيالات محاسباتي و شبيه سازي جريان آشفته اطراف خطوط لوله مي باشد. بررسي دقيق روش DQ و مدلهاي مختلف آن، وجود مشكلات و محدوديتهايي از جمله توليد دستگاه معادلات خطي بد وضع با ابعاد بزرگ در فرآيند حل، كمبود فضاي حافظه جهت ذخيره اطلاعات، تلاش محاسباتي و زمان اجراي بسيار بالا را در حل مسايل نشان مي دهد. اين مشكلات عملا كاربرد روش مرسوم DQ را براي مسائل پيچيده جريان غير ممكن مي سازد. جهت تحقق هدف اصلي رساله، ابتدا نوآوريهايي شامل 1- كاربرد روش نوين GMRES جهت حل دستگاه معادلات خطي بد وضع، 2- توسعه روش عددي جديد با عنوان BDQ و 3- توسعه الگوريتم جديد حل معادلات ناوير- استوكس بر مبناي الگوريتم SIMPLE و روش DQ ، در راستاي رفع مشكلات موجود در روش DQ صورت گرفته كه هر كدام به تنهايي و يا در تركيب با هم، تاثير بسيار زيادي در كاهش زمان اجرا و رفع محدوديتها داشته اند. پس از توليد ابزار محاسباتي مورد نياز، به شبيه سازي جريان آشفته در اطراف خطوط لوله با استفاده از دو مدل آشفتگي شبيه سازي گردابه هاي بزرگ (LES) و مدل پرداخته شده است. مقايسه نتايج با داده هاي آزمايشگاهي و ساير روشها نشان دهنده كارآيي روش DQ توسعه يافته مي باشد. واژه‌هاي كليدي: روش DQM، روش BDQ، معادلات ناوير- استوكس، خطوط لوله دريايي، مدل آشفتگي LES، مدل آشفتگي .

183113

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر پرويز ملك زاده

عمران - آب

دكتر عباس قاهري