Isıtılmış bir borudaki zamana bağlı kargaşalı akışın sayısal benzetimi

A computational fluid dynamics (CFD) code based on direct numerical simulation (DNS) and the method of lines MOL approach developed previously for the solution of transient two-dimensional Navier-Stokes equations for turbulent, incompressible, internal, non-isothermal flows with constant wall temperature was applied to prediction of turbulent flow and temperature fields in flows dominated by forced convection in circular tubes with strong heating. Predictive ability of the code was tested by comparing its results with experimental data available in iiithe literature for air flowing upward in a vertical tube with heating rates causing significant property variation. Two entry Reynolds numbers were employed, with three different heating rates yielding conditions considered to be turbulent, sub- turbulent and laminarizing. Favorable comparisons were obtained between the predictions and measurements. Small discrepancies in the near wall region can be attributed to strong heating which induces significant variations of the gas properties. In an attempt to improve the performance of the code, a parallel algorithm of the code was developed and tested against sequential code for speed-up and efficiency. It was found that the same results are obtained with super-linear speed-up and efficiency. The code provides an algorithm for future DNS applications.Daha önce sabit duvar sıcaklığında, sıkışmaz, kargaşalı, eş ısıda olmayan, iç akışların zamana bağlı iki boyutlu Navier-Stokes denklemleri ile çözümü için geliştirilmiş, çizgiler yöntemi yaklaşımına dayalı akışkanlar dinamiği kodu, zorlamalı taşınımın baskın olduğu boru akışlarındaki akış ve sıcaklık alanlarının öngörülmesine uygulanmıştır.Kodun öngörme kabiliyeti, sonuçlarının, ısıtma hızlarının önemli ısıl özellik değişimine sebep olduğu, havanın dikey bir boru içerisinde yukarı doğru akışına ait literatürde bulunan deneysel verilerle karşılaştırılması ile test edilmiştir. Kargaşalı, alt-kargaşalı ve kargaşasız durumları doğuran iki giriş Reynolds sayısı ile üç değişik ısıtma hızı kullanılmıştır. Öngörüler ve ölçümler arasında iyi uyum elde edilmiştir. Duvarın yakınındaki bölgede görülen küçük farklar, gaz özelliklerinde önemli değişikliğe sebep olan hızlı ısıtmaya bağlanmaktadır. Kodun performansını iyileştirmek için gösterilen çaba zarfında, kodun paralel algoritmasi geliştirilmiş, hızlanma ve verim için seri koda karşı sınanmıştır. Aynı sonuçların süper-lineer hızlanma ve verimle elde edildiği bulunmuştur