مدل آشفتگی  K-epsilon Standard | ویژگی های مدل آشفتگی کا اپسیلون استاندارد

مدل آشفتگی  K-epsilon Standard

در ادامه سری مقالات بررسی مدل های توربولانس در انسیس فلوئنت ، اکنون به مدل آشفتگی K-epsilon Standard و بیان کاربرد ها و محدودیت های مدل آشفتگی کا اپسیلون استاندارد (Standard k–ε  SKE) می پردازیم تا نسبت به شرایط استفاده از این مدل آگاهی پیدا کنید. البته در دوره آموزش انسیس فلوئنت این مدل ها خوبی بیان شده اند. همانطور که می دانید این مدل زیر مجموعه یکی از مدل های بسیار پرکاربرد آشفتگی به نام k-epsilon است .

مدل آشفتگی k-epsilon

مدل آشفتگی k-epsilon ، مدلی دو معادله ای است. مدل های آشفتگی دو معادله ای را میتوان زیر بنای بسیاری از مطالعات در حوزه جریان­های توربولانس نامید. مدل K-Epsilon در عین ساده بودن، تطبیق خوبی با نتایج آزمایشگاهی دارد که منجر به استفاده از آن­ در اغلب شبیه سازی ­ها می ­شود.

مدل­های آشفتگی دو معادله ­ای در انسیس فلوئنت دارای یک متغیر ثابت به نام K  یا معادله انتقالی برای انرژی جنبشی توربولانس می­ باشند. ضرایب مدل Standard k–ε ( SKE ) بر اساس نتایج تجربی استخراج گردیده است که می­توان این ضرایب را  برای تطبیق بهتر این مدل با شبیه ­سازی تغییر داد.

البته به دلیل حساسیت این مدل به تغییرات بسیار جزئی و مشکلات همگرایی این کار توصیه نمی­ شود. همچنین تغییرات در ضرایب مدل Standard k–ε ( SKE ) بدون  آگاهی و تسلط کامل بر روی مفهوم توربولانس میتواند موجب عدم تطبیق نتایج با مقادیر آزمایشگاهی گردد.

انواع مدل های توربولانس در انسیس فلوئنت :

الف : تک معادله ای

1- Spalart Allmaras

ب: دو معادله ای

2- K-epsilon Standard

3- K-Epsilon RNG

4- K-Epsilon Realizable

5- وای پلاس ، توابع دیواره ، ارتفاع مش لایه مرزی

6- K-Omega standard

7- K-Omega SST

8- K-Omega BSL

ج : سه معادله ای

9- K-KL Omega

د : چهار معادله ای

10- Transition SST

همانطور که در شکل بالا مشخص است مدل توربولانس K-epsilon به سه زیر مدل :

1. K-Epsilon Standard
2. K-Epsilon RNG
3. K-Epsilon Realizable

تقسیم بندی شده که در این مقاله به بخش اول یعنی مدل آشفتگی K-Epsilon Standard  میپردازیم.

مدل آشفتگی کا اپسیلون استاندارد Standard k–ε ( SKE )

مدل آشفتگی  K-epsilon Standard یکی از مشهورترین و پرکاربردترین مدل­ های دو معادله ­ای آشفتگی است و کاربرد وسیعی دارد. حتی در بسیاری از موارد اغلب کاربران انسیس فلوئنت در قدم اول، از این مدل برای شبیه­­ سازی خود استفاده می کنند. در ادامه به بیان محدودیت ها و کاربردهای مدل K-epsilon Standard می پردازیم.

محدودیت های مدل K-Epsilon Standard

استفاده از مدل K-epsilon برای جریان های زیر توصیه نمی گردد :

1. جریان با گرادیان فشار بالا
2. جریان با جدایش شدید
3. جریان با مولفه چرخشی زیاد
4. جریان های با انحنای زیاد

برای این دسته از شبیه­ سازی ها بهتر است از مدل­های توربولانسی دیگر مثل k-omega استفاده کرد.
با وجود محدویت های مدل  Standard k–ε (SKE)، این مدل کاربردهای بسیار گسترده ای نیز دارد.

حتما بخوانید

دوره آموزش توربولانس و آشفتگی

با رویکرد استفاده در شبیه سازی های CFD

8 ساعت

کابرد های مدل K-Epsilon Standard

تعدادی از کاربردهای مدل کا اپسیلون استاندارد عبارتند از :

• مدل­سازی انحلال گردابه در احتراق
• محاسبه جریان جابه جایی آزاد و جریان هوا در فضای های بسته داخلی
• مدل سازی آتش ­سوزی ( توصیه: برای مدل سازی آتش از نرم افزارهای تخصصی آتش استفاده کنید)
• جریان در لوله با انقباض ناگهانی
• مدل­سازی آلودگی
• جریان­هایی با عدد رینولدز بالا

دقت داشته باشید در صورتی که از مدل K-epsilon در کنار مدل بوزینسک ( Boussinesq ) استفاده شود، کارایی این مدل برای شبیه ­سازی جریان­های مذکور بهتر می ­باشد. برای تسلط کامل بر کاربرد انواع مدل های اشفتگی از جمله مدل K-Epsilon Standard می توانید از دوره جامع آموزش انسیس فلوئنت نیز استفاده کنید.