การคำนวณการไหลแบบปั่นป่วนผ่านสิ่งกีดขวางรูปทรงสี่เหลี่ยมสองมิติด้วยระเบียบวิธีไฟไนต์วอลุม

Abstract

วิทยานิพนธ์ฉบับนี้นำเสนอการวิเคราะห์การไหลแบบปั่นป่วนผ่านสิ่งกีดขวางรูปทรงสี่เหลี่ยม 1 แท่งและ 2 แท่งในช่องทางไหลโดยระเบียบวิธีไฟไนต์วอลุม ร่วมกับแบบจำลองความปั่นป่วน model สมมติฐานที่ใช้ในการไหล คือ การไหลเป็นแบบอัดตัวไม่ได้ใน 2 มิติที่สภาวะคงตัว ในการวิเคราะห์นี้ได้ทำการเปรียบเทียบผลการคำนวณกับผลการทดลอง เพื่อเป็นการตรวจสอบความถูกต้องของโปรแกรมคอมพิวเตอร์สำหรับการไหลในลักษณะนี้ และยังทำการศึกษาพฤติกรรมการไหลที่เกิดขึ้นด้วย ในการศึกษาพฤติกรรมการไหลดังกล่าวนั้นได้ทำการวิเคราะห์ค่า Reynolds number (Re), Blockage ratio (อัตราส่วนของความสูงของสิ่งกีดขวางต่อความสูงของช่องทางไหล, h/H) และอัตราส่วนความยาวต่อความสูงของสิ่งกีดขวาง (l/h) ที่มีผลต่อความยาวของบริเวณการหมุนวน (Reattachment length) และลักษณะเฉพาะของการไหล (Flow characteristics) สำหรับปัญหาการไหลผ่านสิ่งกีดขวางแท่งเดียวและในปัญหาการไหลผ่านสิ่งกีดขวาง 2 แท่งนั้นได้ทำการศึกษาผลกระทบต่อขนาดของบริเวณการหมุนวนข้างหลังสิ่งกีดขวางทั้งที่ Upstream และ Downstream ซึ่งเกิดจากการเปลี่ยนแปลงค่าตัวแปรหลัก เช่น Reynolds number และ Pitch ratio ซึ่งจากผลลัพธ์ที่ได้ พบว่าการเปลี่ยนแปลงตัวแปรหลัก และการจัดวางสิ่งกีดขวางแบบต่างๆนี้มีผลต่อรูปร่างความเร็วของการไหลที่เปลี่ยนไป ในการคำนวณนั้น ได้ทำการพัฒนาและตรวจสอบโปรแกรมคอมพิวเตอร์ โดยเปรียบเทียบกับการไหลแบบง่ายที่มีผลเฉลยแม่นตรง และผลจากการทดลองที่มีผู้ศึกษามาก่อนหรือผลจากการคำนวณอื่นๆ เพื่อให้มั่นใจว่าโปรแกรมคอมพิวเตอร์นั้นมีความถูกต้องในระดับหนึ่ง จากนั้นจึงนำโปรแกรมคอมพิวเตอร์นี้ไปใช้ในการแก้ปัญหาการไหลแบบปั่นป่วนผ่านสิ่งกีดขวาง ซึ่งผลจากการคำนวณและการวิเคราะห์ที่ได้จากงานวิจัยนี้สามารถนำไปใช้ประโยชน์ในกระบวนการออกแบบและประยุกต์ใช้ในงานวิจัยระดับสูงต่อไป