การจำลองเชิงตัวเลขของเจ็ตสองมิติในกระแสขวางโดยใช้ระเบียบวิธีไฟไนต์วอลุม

Numerical simulation of two-dimensional jet in crossflow using finite volume method

Name: รุ่งโรจน์ วัฒน์จิรานนท์

ThaSH: ไฟไนต์วอลุม

ThaSH: เจ็ต -- พลศาสตร์ของไหล

Abstract: นำเสนอการใช้ระเบียบวิธีไฟไนต์วอลุมเพื่อคำนวณการไหลแบบปั่นป่วนของเจ็ตสองมิติในกระแสขวาง โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อจำลองรูปแบบการระบายอากาศ การฟุ้งกระจายของฝุ่นหรือสสารจาก Slot jet ซึ่งสามารถพิจารณาในรูปสองมิติได้ โดยพิจารณาจากวิถีการเคลื่อนที่ของเจ็ต (Jet trajectory) ความเข้มข้นของปริมาณสเกลาร์ (Scalar concentration) และพฤติกรรมการไหลบริเวณใกล้ทางออกของเจ็ต แบบจำลองความปั่นป่วนที่เลือกใช้คือ แบบจำลอง Standard k-ε และ Low-Reynolds number k-ε โดยพารามิเตอร์ที่พิจารณาคือ อัตราส่วนความเร็วของกระแสเจ็ตต่อกระแสขวาง (R) ทั้งในส่วนที่ค่า R < 1 และค่า R > 1 นอกจากนี้ ผลลัพธ์จากโปรแกรมซึ่งคำนวณในสองมิติได้ถูกนำไปเปรียบเทียบกับการไหลของเจ็ตในสามมิติหรือ Round jet ที่ตำแหน่งระนาบสมมาตรตรงจุดกึ่งกลางเจ็ต เพื่อเปรียบเทียบคุณลักษณะบางประการที่มีพฤติกรรมใกล้เคียงกัน และนำไปสู่การพัฒนาโปรแกรมต่อไป ผลลัพธ์ที่ได้จากโปรแกรมคอมพิวเตอร์ชี้ให้เห็นว่า ค่า R ที่เพิ่มขึ้นทำให้มีการกระจายตัวที่เพิ่มขึ้นของปริมาณสเกลาร์ด้านหลังทางออกของเจ็ต นอกจากนี้รัศมีความโค้งของวิถีการเคลื่อนที่ของเจ็ตและเส้นศูนย์กลางการเคลื่อนที่ของปริมาณสเกลาร์ก็เพิ่มมากขึ้นเช่นกัน โดยที่ปริมาณ สเกลาร์จะมีรัศมีความโค้งต่ำกว่าวิถีการเคลื่อนที่เล็กน้อย ในกรณีที่ R > 1 ปริมาณสเกลาร์กระจายตัวได้กว้างตามขนาดการไหลวน แต่ปริมาณที่มีค่าสูงจะอยู่เฉพาะใกล้เคียงบริเวณปากทางออกเจ็ตเท่านั้น ในทางตรงกันข้ามเมื่อค่า R < 1 ปริมาณสเกลาร์ที่มีค่าสูงจะเคลื่อนที่ได้ไกลกว่า ถึงแม้ว่าการกระจายตัวจะอยู่ในบริเวณใกล้เคียงกับผนังด้านล่าง เนื่องจากอิทธิพลของกระแสขวาง สำหรับแบบจำลอง Low-Reynolds number k-ε นั้นสามารถทำนายขนาดการไหลวน และการเปลี่ยนแปลงบริเวณใกล้ผนังได้ดีกว่าแบบจำลอง Standard k-ε ในขณะที่คุณลักษณะอื่นก็ได้ผลลัพธ์ที่ใกล้เคียงกัน ส่วนผลคำนวณที่ได้ในสองมิติเมื่อเทียบกับในสามมิติพบว่า เส้นวิถีการเคลื่อนที่ของความเร็วเจ็ตและปริมาณสเกลาร์มีแนวโน้มไปในทางเดียวกัน

Abstract: To present a finite volume method for prediction of two-dimensional turbulent jet in crossflow. The purpose is to develop two-dimensional air ventilation or substance dissipation models which can be determined by considering the jet trajectory, scalar concentration and flow behavior around the jet exit. The standard k-ε and Low-Reynolds number k-ε models are utilized here. The considered parameter is the jet to cross-stream velocity ratios (R) in two specific ranges i.e. R < 1 and R > 1. In addition, the flow characteristics in two-dimensional simulation are compared with those at the symmetry plane of three-dimensional round jet to investigate similar characteristics between these two flows. The results of the computational program indicate that, when the velocity ratio, R increases, the scalar dissipation behind the jet exit increases. Furthermore, the radii of jet trajectory and scalar centerline trajectory also increase with the increasing velocity ratio. For R > 1, the scalar concentration yields large dissipation with the high values dissipating nearby the jet exit. When R < 1, the high scalar concentration dissipates close to the bottom wall and further away from the jet exit because of the crossflow influence. It can be seen that the Low-Reynolds number k-ε model is able to predict the recirculation and near wall effect better than the standard k-ε model. The result comparison between two-dimensional and three-dimensional models shows that the trends of jet trajectory and scalar centerline trajectory are similar.

จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. สำนักงานวิทยทรัพยากร

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: สมพงษ์ พุทธิวิสุทธิศักดิ์

Role: ที่ปรึกษา

Created: 2552

Modified: 2557-01-24

Issued: 2557-01-24

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

tha

DegreeName: วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: วิศวกรรมเครื่องกล

Grantor: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	rungroj_wa.pdf	2.65 MB	19	2020-07-20 15:44:56

ใช้เวลา

0.020921 วินาที