شبيه‌سازي عددي جريان آشفته كانال نيم‌موج با سطوح آبدوست و آبگريز

Numerical Simulation of Turbulent Half-corrugated Channel Flow by Hydrophilic and Hydrophobic Surfaces

در بخش نخست، جريان دو بعدي كانال نيم‌موجي در عدد رينولدز ^4^10 و شرايط بدون لغزش (سطح آبدوست) توسط برخي مدل‌هاي آشفتگي عدد رينولدز پايين و همچنين مدل رينولدز بالاي k-ε شبيه‌سازي شده و مدل مناسب آشفتگي (1998 k-ω) معرفي شده است. سپس براي ارزيابي روش حل انتخاب شده و هماهنگي آن با شرط لغزش ناوير (سطح آبگريز)، شبيه‌سازي‌ها در جريان آشفته كانال ساده انجام گرفته و با نتايج ساير محققين مقايسه شده است. درنهايت با درنظر گرفتن مجدد جريان دو بعدي كانال نيم‌موج در عدد رينولدز 104 ، شبيه‌سازي اين جريان در مجاورت سطوح آبگريز با طول لغزش‌هاي مختلف انجام شده است. نتايج حاكي از توانايي قابل توجه اين روش در كاهش نيروي پسا است به‌نحوي كه به‌ازاي طول لغزش 200 ميكرومتر كاهش نيروي پساي قابل توجه 38 درصد به‌دست آمده است. به‌علاوه بررسي اثر طول لغزش روي كاهش نيروي پسا نشانگر آن است كه با افزايش اين پارامتر، نيروي پساي اصطكاكي و فشاري كاهش بيشتري مي‌يابد. همچنين براي دست‌يابي به كاهش نيروي پساي قابل توجه در جريان آشفته، نياز است تا مقدار طول لغزش بي‌بعد از مقدار حداقلي بزرگ‌تر باشد.

In the first part of the present study, a two dimensional half-corrugated channel flow is simulated at Reynolds number of 104, in no-slip condition (hydrophilic surfaces( using various low Reynolds turbulence models as well as standard k-ε model; and an appropriate turbulence model (k-ω 1998 model( is proposed. Then, in order to evaluate the proposed solution method in simulation of flow adjacent to hydrophobic surfaces, turbulent flow is simulated in simple channel and the results are compared with the literature. Finally, two dimensional half-corrugated channel flow at Reynolds number of 104 is simulated again in vicinity of hydrophobic surfaces for varoius slip lengths. The results show that this method is capable of drag reduction in such a way that an increase of 200 μm in slip length leads to a massive drag reduction up to 38%. In addition, to access a significant drag reduction in turbulent flows, the non-dimensionalized slip length should be larger than the minimum.