(2010) LARGE EDDY SIMULATION OF THE FLOW AROUND BLUFF BODY WITH DRAG REDUCTION DEVICE. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF Final_Thesis_Draf.pdf Download (1MB) | Preview

Arabic Abstract

هذه الأطروحة تركز على استخدام النموذج الحسابي (LES) لحساب الهواء المضطرب حول جسم بيضاوي الشكل وآخر مماثل له مع إلصاق تجويفه هوائية مفتوحة في نهايته. الهدف الأساسي من هذه الدراسة هو تحديد تأثير إضافة التجويفة الهوائية المفتوحة لهذا الجسم. أما الهدف الأخر والمهم أيضا هو توضيح أن النموذج الحسابي(LES) قادر على إظهار نتائج حسابيه دقيقه حول هذا الجسم إضافة إلى إثبات أن النموذج الحسابي(LES) يستطيع أن يكمل حسابات التجربة العملية ليقدم نتائج أعمق وأدق للهواء المضطرب حول مثل هذه الأجسام. الحسابات كانت عند معامل رينولدز 26000 اعتمادا على ارتفاع الجسم(h) باستخدام النموذج الحسابي سبالارت ألماراس (Spalart-Allmara)من النموذجRANS والنموذج الحسابي سماقرنسكي الديناميكي ( (Smagorinsky dynamic modelمن النموذج (LES) . لقد تم عمل ثلاث شبكات حسابيه تحتوي على 0.85 و 1.3 و 1.7 مليون خليه للتأكد من أن النتائج الحسابية لا تعتمد على حجم الشبكة, وقد أظهرت هذه النتائج عدم اعتماد النتائج على أي من هذه الشبكات. كما أن نتائج السرعة المتوسطة للمعامل الحسابي (LES) كانت قريبه جدا من نتائج السرعة المتوسطة التي أجريت في التجربة العملية حيث أن نتائج الضغط الأساسي أظهرت أن معامل الضغط الأساسي للجسم من دون إضافة التجويفة الهوائية حوالي -0.56 والتي كانت قريبه جدا من نتائج التجربة العملية أما بإضافة التجويفة الهوائية المفتوحة (1/3h) فقد ارتفع الضغط الأساسي حيث كان مقدار الزيادة حوالي 44% والتي تتفق تماما مع التجربة العملية. أما باستخدام النموذج الحسابي (RANS) فكان معامل المقاومة الهوائية حوالي 0.56 للجسم بدون تجويفه و0.471 بعد إضافة التجويفة إليه والذي يمثل اختلاف حوالي 8% عن الجسم الأساسي و 34%عن نفس الجسم بعد إضافة التجويفة إليه وذلك عند مقارنة النتائج مع التجربة العملية ( 0.61 للجسم الأساسي و 0.35 للجسم بعد إضافة التجويفة إليه). أما بالنسبة للنموذج الحسابي(LES) فكان معامل مقاومة الهواء حوالي 0.65 (6.5% فارق عن التجربة) بالنسبة للجسم الأساسي و بعد إضافة التجويفة إليه فقد انخفض حوالي 0.37 (5.74% فارق عن التجربة). تفاصيل النتائج الحسابية للسرعة المتوسطة تم مقارنتها مع التجربة العملية مركزا على الجانب الخلفي للجسم و تم ملاحظة الفرق بين الطريقتين الحسابيتين(LES) و(RANS) حيث أثبتت الطريقة الحسابية (LES) أنها أدق من الطريقة الحسابية (RANS) خاصة في الجانب الخلفي للجسم حيث تتكون الدوامات الهوائية, وذلك أن طول الدوامة الهوائية كانت غير دقيقه باستخدام طريقة (RANS) أما باستخدام طريقة(LES) فكانت دقيقه جدا مقارنة بالتجربة العملية.

English Abstract

This thesis focuses on the use of LES to simulate the flow around elliptical bluff body with blunt trailing edge fitted with open base cavity. The main objective of this study is to determine the effects of the cavity on the drag of the body. A secondary but important objective is to demonstrate that LES can provide accurate representation of the flow around this bluff body. Moreover, LES results can complement the available experimental results in order to provide a much better understanding of the flow. The simulations were carried out at a Reynolds number of 2.6×104 based on the height of the body using Spalart-Allmaras RANS model while the LES were performed using Smagorinsky dynamic model. A grid-independence test was conducted using three grids which contain 0.85M, 1.3M and 1.7M cells, respectively. This test shows that the results are grid-independent. The LES results predicted the mean flow field in the near wake with good accuracy as compared to the experimental mean flow field obtained. The base pressure results show that the base pressure coefficient for the base model was around -0.56, which agrees well with the experimental results .By attaching the cavity, the base pressure has increased. The increase in base pressure coefficient was around 44% using 1/3 h cavity and this agrees well with the experimental measurements. The RANS predicted drag coefficient of 0.56 for the base model and 0.471 for the cavity model. This represents a difference of 8% for the base model and 34% for the cavity model when compared with experiment drag coefficients (0.61 for the base model and 0.35 for the cavity model). For the LES, the drag coefficient of the base model was around 0.65 (6.5% difference) and using the cavity, the drag coefficient was reduced to around 0.37 (5.74% difference). Details of the mean velocity components have been compared with experimental data at various locations in the wake region of the flow. Observation on the comparison between LES and RANS shows that LES predicted the mean flow field more accurately than RANS particularly downstream the recirculation regions. The length of the recirculation region was over predicted by RANS compared to LES. The prediction of this length by LES was in excellent agreement with experimental measurement.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Aerospace Mechanical
Department:	College of Engineering and Physics > Aerospace Engineering
Committee Advisor:	Al-Garni, Dr. Abdullah M
Committee Members:	Al-Garni, Dr. Ahmed Z. and Kassem, Dr. Ayman H. and Sahin, Dr. Ahmet Z and El-Shaarawi, Dr. Maged A.I.
Depositing User:	Khalid Al-anazi (g199937840)
Date Deposited:	28 Jun 2010 07:14
Last Modified:	01 Nov 2019 15:27
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/136310