الانفصال نوعان، وصعوبتهما مختلفة تماماً.
انفصال تفرضه الهندسة. عند حافة حادة لا خيار للجريان؛ فالموضع تحدده الهندسة. ولاختيار النموذج أثر ضئيل.
انفصال بتدرج الضغط. على سطح مستوٍ أو قليل الانحناء (ناشر، أو وجه ماصّ لريشة، أو مؤخرة مركبة)، يحدد مكانَ بدء الانفصال مدى مقاومة الطبقة الحدية لتدرج الضغط المعاكس — أي نموذجُ الاضطراب. وهنا يغيّر اختيار النموذج النتيجة مباشرةً.
لماذا يراه k-ε متأخراً
يبالغ k-ε القياسي في تقدير اللزوجة الاضطرابية تحت تدرج ضغط معاكس. واللزوجة العالية تُظهر الطبقة الحدية أمتن مما هي: فيبقى الجريان ملتصقاً، ويبدأ الانفصال متأخراً أو لا يظهر أصلاً. وميزة SST في هذه المسألة تأتي بالضبط من تحديده لإجهاد القص [1]. انظروا ملاحظة نموذج الاضطراب.
إعادة الالتصاق: الكمية المُغفَلة
يعود الجريان المنفصل فيلتصق بالسطح بعد مسافة، ويبلغ انتقال الحرارة ذروته عند نقطة إعادة الالتصاق — وكثيراً ما يكون أضعاف القيمة غير المضطربة. وفي حاويات الإلكترونيات، والنفثات المرتطمة، والتوسعات المفاجئة، هناك تقع النقطة الساخنة أو الباردة.
ويجب أن تحلّ الشبكة داخل فقاعة الانفصال بعدد كافٍ من الخلايا؛ فالشبكة التي تعبر الفقاعة بثلاث إلى خمس خلايا تُخطئ موضعَ إعادة الالتصاق وذروةَ انتقال الحرارة معاً.
التعلق بالزمن
نادراً ما تكون منطقة الانفصال مستقرة: فالفقاعة تكبر وتصغر، ونقطة إعادة الالتصاق تتذبذب. والحل المستقر يعطي متوسطاً وكثيراً ما يتعثر في التقارب. وإن كُبت التذبذب، مُحيت الفيزياء. انظروا ملاحظة التقارب وملاحظة RANS/DES/LES.
المصادقة
في دراسة يحكمها الانفصال، لا يكفي نموذج واحد. وتشغيل نموذجين على الأقل وذكر مقدار انزياح نقطة الانفصال هو أصدق مقياس لمدى موثوقية النتيجة.
المراجع
- Menter, F. R. (1994). Two-equation eddy-viscosity turbulence models for engineering applications. AIAA Journal, 32(8), 1598–1605. DOI: 10.2514/3.12149
- Langtry, R. B. & Menter, F. R. (2009). Correlation-based transition modeling for unstructured parallelized computational fluid dynamics codes. AIAA Journal, 47(12), 2894–2906. DOI: 10.2514/1.42362