A numerical prediction of the turbulence parameters in two-dimensional ventilated rooms

Other Title(s)

التنبؤ العددي لمتغيرات الاضطراب في غرف التهوية ثنائية البعد

Author

Salman, Ayad M.

Source

Engineering and Technology Journal

Issue

Vol. 29, Issue 6 (31 Dec. 2011), pp.1052-1068, 17 p.

Publisher

University of Technology

Publication Date

2011-12-31

Country of Publication

Iraq

No. of Pages

17

Main Subjects

Engineering & Technology Sciences (Multidisciplinary)

Topics

Abstract AR

البحث الحالي يتضمن التمثيل العددي للجريان المضطرب في غرفة تهوية ثنائية البعد، تم استخدام نموذج الاضطراب ذو المعادلتين(ω k-) (نموذج Wilcox's) لرقم رينولدز الواطىء، حيث تم تطوير نموذج الاضطراب هذا ليتضمن إضافة حد عبر-الانتشار المضطرب في معادلة معدل التشتت النوعي (ω) و استخدام ثوابت تجريبية لنموذج الاضطراب لتلائم الجريان المضطرب لرقم رينولدز الواطىء، إضافة إلى استخدام دوال التخميد و تطبيق دالة الجدار في الحل، حد الانتشار-العرضي المضطرب في معادلة للمعدل النوعي للتشتت (ω) تم نمذجته بصيغة جزئين : الأول حد الانتشار من الرتبة الثانية و الحد الأخر من الرتبة الأولى.

استخدام الهواء كمائع عمل، طول حيز التهوية (9 m) و ارتفاعه (3 m)، و أنجزت الدراسة لرقم رينولدز يساوي (7.5*103).

استخدمت طريقة الحجوم المحددة مع الشبكة المنحرفة لحل معادلات حفظ الكتلة و الزخم و عادلتي نموذج الاضطراب تم باستخدام خوارزمية ال SIMPLE باستخدام الطريقة الهجينة، تم تطوير برنامج بلغة فورتران 9 لانجاز الحل العددي.

الخوارزمية الحسابية لها القدرة على حساب الخواص اليهدروديناميكية و الاضطرابية مثل السرعة و الطاقة الحركية المضطربة، المعدل النوعي للتشتت، اجهاد رينولدز، حد حمل، حد الانتشار، حد التوليد، حد التدمير، و حد الانتشار العرضي المضطرب و الجذر التربيعي لمعدل تذبذب السرعة.

بينت النتائج إن أعلى قيمة للسرعة بالقرب من منطقة النفث الجداري و قيم السرعة السالبة بالقرب من المنطقة السفلى لحيز التهوية أي منطقة إعادة التدوير (منطقة الدوامات)، أعلى قيمة للطاقة الحركية المضطربة بالقرب من النفث الجداري في المقطع الأفقي الأول من حيز التهوية، نفس السلوك لاجهاد رينولدز المضطرب بسبب اعتماده على السرعة في حسابه كما في أعلاه، نفس التصرف بين حد التوليد و حد التدمير و لكن قيم حد التوليد تكون موجبة و قيم حد التدمير تكون سالبة و يكون التوزيع متناظر تقريبا.

لتأكد من النتائج العددية فقد تم مقارنتها مع النتائج النظرية السابقة و كان التوافق بين النتائج جيد مما يؤكد موثوقية النموذج الرياضي المقترح و الخطوات العددية المتبعة في تخمين أداء نموذج الاضطراب في المحاكاة العددية لجريان الهواء في حيز التهوية.

Abstract EN

Turbulent flow in two-dimensional ventilated room has been numerically simulated in the present research.

A modified form of Wilcox's two-equation LRN k-w model is proposed for predicting internal turbulent ventilation flows.

The modifications include adding a turbulent cross-diffusion term in the w-equation, and re-establishing the closure constants and damping functions, with the application of the wall-function method.

The turbulent cross-diffusion for specific rate, w, is modeled with two parts : a second-order diffusion term and a first-order cross-diffusion term.

The air was used as the working fluid, and the length of ventilation enclosure (9 m), and height of ventilation enclosure (3 m).

The study was made for Reynolds number values of (Re=7.5´103).

A finite volume method is used with a staggered grid arrangement.

The continuity, momentum and turbulence model equations are solved with hybrid method by using SIMPLE algorithm.

A computer program in FORTRAN (90) was developed to carry on the numerical solution.

The Computational algorithm is capable of calculating the hydrodynamic and turbulence properties such as the velocity, and turbulent kinetic energy, specific dissipation rate (w), turbulent Reynolds stress, and terms of convection, production, diffusion, destruction, turbulent cross-diffusion and square root mean of fluctuating velocity.

The results showed the peak value of velocity near the wall jet region and negative value of velocity near the bottom region (floor region) i.e.

recirculating zone.

The maximum value of turbulent kinetic energy near wall jet region in the first horizontal section of ventilation enclosure, and the profile become flattened in the second section of ventilation enclosure room.

The same behavior in the turbulent Reynolds stress distribution because depending on velocity in his calculations.

The same behavior between production term and destruction term but the values of production term is positive and the value of destruction term is negative.

The distribution approximately symmetry.

The numerical results were compared with other previous theoretical results.

The agreement was good, confirming the reliability of the proposed mathematical model and computational algorithm in investigating the performance of turbulence model in numerical simulation of turbulent ventilation flows.

American Psychological Association (APA)

Salman, Ayad M.. 2011. A numerical prediction of the turbulence parameters in two-dimensional ventilated rooms. Engineering and Technology Journal،Vol. 29, no. 6, pp.1052-1068.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-289833

Modern Language Association (MLA)

Salman, Ayad M.. A numerical prediction of the turbulence parameters in two-dimensional ventilated rooms. Engineering and Technology Journal Vol. 29, no. 6 (2011), pp.1052-1068.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-289833

American Medical Association (AMA)

Salman, Ayad M.. A numerical prediction of the turbulence parameters in two-dimensional ventilated rooms. Engineering and Technology Journal. 2011. Vol. 29, no. 6, pp.1052-1068.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-289833

Data Type

Journal Articles

Language

English

Notes

Includes appendices : p. 1064-1068

Record ID

BIM-289833