การศึกษาเชิงตัวเลขสำหรับการไหลแบบราบเรียบในช่องทางไหลภายใต้การเคลื่อนที่ของขอบเขตที่กำหนด

Abstract

วิทยานิพนธ์ฉบับนี้นำเสนอการศึกษาเชิงตัวเลขสำหรับการไหลแบบราบเรียบในช่องทางไหลผ่านสิ่งกีดขวางซึ่งเคลื่อนที่ตั้งฉากกับการไหล ด้วยระเบียบวิธีไฟไนต์วอลุม โดยสมมติให้การไหลเป็นแบบหนืดและอัดตัวไม่ได้ใน 2 มิติ มีสภาวะเสมือนคงตัว การทำวิจัยนี้ได้ทำการตรวจสอบความถูกต้องของโปรแกรมคอมพิวเตอร์ โดยนำผลลัพธ์ที่ได้จากการคำนวณในปัญหาการไหลผ่านสิ่งกีดขวางไปเปรียบเทียบกับผลการทดลองและผลการคำนวณเชิงตัวเลขอื่น ๆ พบว่า ทั้งค่าความเค้นเฉือนที่ผนังและค่าเวคเตอร์ความเร็วนั้นมีค่าใกล้เคียงกับผลการทดลองและผลการคำนวณอื่น ๆ จากนั้นจึงนำโปรแกรมไปประยุกต์ใช้กับปัญหาการไหลผ่านสิ่งกีดขวางซึ่งเคลื่อนที่ตั้งฉากกับการไหลต่อไป ปัญหานี้ทำการศึกษาการไหลที่เรย์โนลด์นัมเบอร์ เท่ากับ 1000 โดยพิจารณาตำแหน่งสิ่งกีดขวางเคลื่อนที่ตั้งฉากกับการไหล ซึ่งทำให้ช่องทางไหลเปิด 66.67, 60, 43.33 และ 30 เปอร์เซ็นต์ ตามลำดับ ซึ่งจากการศึกษาพบว่า เมื่อช่องทางไหลเปิดแคบลง ทำให้เกิดบริเวณการหมุนวนของของไหลที่ผนังด้านบน 2 ตำแหน่ง และด้านล่าง 3 ตำแหน่ง หากพิจารณาผนังด้านล่างที่บริเวณการหมุนวนสองตำแหน่งแรก พบว่ามีการหมุนวนของการไหลสวนทางกัน โดยตำแหน่งแรกมีการหมุนวนทวนเข็มนาฬิกา ในขณะที่การหมุนวนตำแหน่งที่สองมีทิศทางตามเข็มนาฬิกา