در تقاطع­­های راست گوشه سه شاخه یا چهار شاخه کانال­های روباز، مطالعه جدایی جریان بسیار حائز اهمیت می­باشد. برخی پارامترهای موثر در این زمینه نسبت دبی ورودی و عمق جریان می­باشد که در این تحقیق تاثیر نسبت دبی ورودی و نسبت ارتفاع سرریزها (عمق جریان) در الگوی جریان و ابعاد ناحیه جداشدگی به صورت عددی شبیه­سازی شده است. بررسی نتایج مدل عددی نشان داد که مدل k-ω بیشترین مطابقت را با نتایج آزمایشگاهی دارد، به طوریکه میزان خطای شبیه­سازی کمتر از 20% بود. ابعاد ناحیه جداشدگی در کانال­­های اصلی و فرعی با نسبت دبی ورودی رابطه مستقیم داشت. همچنین با افزایش ارتفاع سرریزهای خروجی، عمق جریان افزایش یافت و منجر به کاهش ابعاد ناحیه جداشدگی شد. مطابق نتایج عددی، ابعاد ناحیه جداشدگی در راستای قائم از کف کانال به سطح آب افزایش یافت، به­طوری­که برای نسبت دبی 6/0 و نسبت ارتفاع سرریز 377/0، طول ناحیه جداشدگی در کف کانال، فاصله 1/0 متر از کف و در سطح آب به ترتیب در حدود 60 سانتیمتر، 75 سانتیمتر و 85 سانتیمتر بود. بنابراین از سطح آب به سمت کف کانال طول ناحیه جداشدگی در حدود 29% کاهش یافت.

در این تحقیق، شبیه سازی جریان مغشوش سیال تراکم ناپذیر دو بعدی درون حفره مربعی با استفاده از روش شبیه سازی گردابه های بزرگ انجام شده است. برای گرفتن اثرات زیر شبکه ای گردابه های کوچک، از مدل زیر شبکه اسماگورینسکی استفاده شده است. در برنامه کامپیوتری نوشته شده، روش حجم محدود و ضمنی برای گسسته سازی معادلات ناپایدار حاکم به کار برده شده است. همچنین از الگوریتم سیمپل برای برآورد جمله فشار استفاده شده است. محاسبات برای رینولدزهای 100 تا 10000 انجام شده و مقادیر سرعت های افقی و عمودی به دست آمده در مرکز حفره و نیز خطوط جریان با نتایج آزمایشگاهی و عددی مقایسه شده است که دارای توافق خوبی با نتایج سایر پژوهشها می باشد.

جریان های گرانشی، جریان هایی با اهمیت و نقش گسترده در مطالعات اتمسفری و اقیانوسی هستند. جریان چگال هنگامی ایجاد می شود که یک سیال با چگالی متفاوت درون سیالی دیگر به حرکت درآید. اگر سیال با چگالی معین وارد محیط لایه بندی شده، شود، به گونه ای که چگالی آن از لایه های زیرین کمتر و از لایه های بالایی بیشتر باشد جریان گرانشی از نوع نفوذی است. ناپایداری های کلوین-هلمهولتز و هلمبو در سطح تماس این جریان ها دیده می شود. پارامترهای تعیین کننده در نوع ناپایداری عدد ریچاردسون موضعی و نسبت ضخامت لایه برشی به لایه چگالی است. در این پژوهش شبیه سازی عددی دو بعدی ناپایداری هلمبو با دیدگاه اویلری-اویلری در جریان گرانشی نفوذی درون کانال، بررسی شده است. برای انجام این شبیه سازی از کد اپن فوم و با توجه به آشفته بودن جریان از روش شبیه سازی گردابه های بزرگ برای مدل سازی آشفتگی استفاده شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد، با افزایش چگالی جریان نفوذی مقدار عدد ریچاردسون کاهش و نسبت ضخامت لایه برشی به لایه چگالی افزایش می یابد. هم چنین با افزایش چگالی، مقدار فرکانس امواج هلمبو ابتدا افزایش، سپس کاهش می یابد. علاوه بر این، مقدار طول موج امواج هلمبو با افزایش چگالی جریان نفوذی زیاد می شود ولی در عدد موج امواج، رفتار عکس دیده می شود. سرعت فاز امواج هلمبو نیز، روند مشخصی با تغییرات چگالی ندارد.

در پژوهش حاضر جریان پیرامون سرریز های جانبی کنگره ای با استفاده از شش مدل مختلف مقیاس زیر شبکه ای در روش شبیه سازی گردابه های بزرگ (LES) و نیز چهار مدل مبتنی بر RANS به صورت سه بعدی در اندازه ی شبکه ی محاسباتی مختلف با استفاده از نرم افزار ANSYS FLUENT مدلسازی شد و با نتایج آزمایشگاهی مقایسه گردید. با مقایسه نتایج دبی و پروفیل سطح آب به دست آمده از شبیه سازی عددی و نتایج آزمایشگاهی، مدل مقیاس زیر شبکه ی مناسب در روش LES برای مطالعات هیدرودینامیک و پارامتریک انتخاب شد و با بهترین مدل مبتنی بر RANS ( مدل K-ε-Standard) مقایسه شد. نتایج هر دو مدل با مقادیر آزمایشگاهی مطابقت خوبی دارد. هر چند پروفیل سطح آب به دست آمده از مدل مبتنی بر RANS نسبت به روش شبیه سازی گردابه های بزرگ از دقت بالاتری برخوردار است اما روش LES می تواند الگو و رفتار پیچیده ی جریان را با جزئیات بیشتری نسبت به مدل مبتنی بر RANS پیش بینی نماید. بنابراین با توجه به نتایج مناسب به دست آمده از مقایسه ی دبی ها و پروفیل های سطح آب آزمایشگاهی و شبیه سازی عددی و نیز اطمینان در مورد توانایی نسبتا بالای روش شبیه سازی گردابه های بزرگ، پارامتر های توزیع سرعت، جریان ثانویه و توزیع تنش برشی در کانال های دارای سرریز جانبی کنگره ای مورد بررسی قرار گرفت.

آلودگی و انتشار ریزگردها در محیط شهری باعث ایجاد طیف گسترده ای از بیماری ها می شود. آلودگی ناشی از ریزگردها با منشأهای مختلف در طیف وسیعی از جو پخش می شود. درک ما از مکانیسم توزیع ریزگردها و اختلال آن در مناطق شهری بسیار مهم است زیرا به ما در کاهش اثرات این نوع آلودگی کمک می کند. با توجه به آشفته بودن جریان باد در داخل شهر، از روش شبیه سازی گردابه های بزرگ برای مدل سازی این تلاطم استفاده شده است که در مهندسی باد محاسباتی کاربرد فراوانی دارد. در این تحقیق به بررسی ریزگردها در محیط شهری پرداخته شده است. برای این منظور تأثیر زاویه جهت باد و محیط شهری و همچنین ارتفاع ساختمان ها بر توزیع سرعت و پراکندگی ریزگردها با زمان در دو فضای محاسباتی مجزا بررسی شده است. با مقایسه نتایج بین زاویه 0 درجه و 10 درجه می توان دریافت که افزایش زاویه باعث تشدید بی نظمی جریان و در نتیجه پخش شدن و ماندن بیشتر ذرات ریز در محیط شهری می شود. با توجه به نتایج، مشاهده شد که روش شبیه سازی گردابه های بزرگ روشی مناسب برای شبیه سازی جریان باد و غلظت ریزگردها در اطراف ساختمان ها است.

در سال های اخیر، تلاش های چشمگیری روی تولید سطوحی که موجب کاهش میزان پسای اصطکاکی حاصل از سیال عبوری از روی سطوح می شوند، انجام گرفته است. در تحقیق حاضر، تحلیل اثرات سطوح هیدروفوبیک بر جریان مجاور یک سطح به صورت اصلاح شرایط مرزی دیواره و کاهش پسای اصطکاکی و تغییر ساختار آشفتگی جریان مورد توجه می باشد. سرعت های لغزش، تنش های برشی دیواره و تنش های رینولدز برای طول های لغزش مختلف از سطوح هیدروفوبیک در عدد رینولدز اصطکاکی Re t @ 180 که معادل عدد رینولدز 3.300 بر اساس جریان واقعی می باشد، بررسی شده است. برای طول لغزش های بزرگتر از 10-5 متر، سرعت لغزش متوسط بیش از 18% سرعت متوسط بوده و تنش برشی دیواره بیش از 60% کاهش یافته است. شبیه سازی گردابه های بزرگ برای بررسی کارآیی کاهش پسای سطوح هیدروفوبیک در یک کانال با جریان آشفته استفاده شده است. نتایج شبیه سازی عددی نشان می دهد که با اعمال شرط مرزی لغزش در جهت جریان، پسای اصطکاکی کاهش یافته و شدت های آشفتگی، ساختارهای آشفتگی و به ویژه گردابه های نزدیک دیواره در جهت جریان به صورت قابل توجهی ضعیف می شوند. همچنین، نتایج نشان می دهند که طول لغزش باید از یک مقدار معینی بیشتر باشد تا فقط اثر محسوسی بر آشفتگی داشته باشد.

خاصیت خنثی خاصیتی است که فقط از میدان جریان اثر می پذیرد، بدون اینکه بر آن تاثیر بگذارد. در این مقاله نخست معادلات حاکم بر جریان آشفته حل شده و پدیده انتقال خاصیتی خنثی، در جریان آشفته دو بعدی، به صورت عددی مطالعه شده است. سپس با در دست داشتن مقادیر سرعت ها، معادله انتقال برای یافتن خاصیت خنثی حل می شود. برای حل جریان آشفته میدان سرعت، از روش شبیه سازی گردابه های بزرگ (LES) با مدل زیر شبکه از نوع اسماگورینسکی استفاده شده است. در بررسی اعتبار کد، جریان داخل حفره مبنای مقایسه بوده است. در محاسبات مربوط به پدیده انتقال برای خاصیت خنثی از روش LES توام با مدل اسماگورینسکی استفاده شده تا سازگاری بیشتری بین نحوه حل معادلات سرعت و پدیده انتقال ایجاد شود، حل سه بعدی جریان آشفته مستلزم صرف زمان و هزینه زیادی است، لذا با استفاده از نوعی مدل دو بعدی، صرفه جویی مناسبی صورت می گیرد. در عوض، برای راست آزمایی مدل، عدد رینولدز جریان باید چنان انتخاب شود که فرض دو بعدی بودن جریان معتبر باشد. مقایسه نتایج عددی با مقادیر آزمایشگاهی در محدوده مدل دو بعدی، نشان دهنده دقت بالای روش پیشنهادی و سازگاری آن با حل عددی معادلات انتقال و مومنتم است. دقت نتایج حاصل، این امید را ایجاد می کند که بتوان انتقال گونه ها و نهایتا شبیه سازی احتراق را با استفاده از روش گردابه های بزرگ ممکن ساخت.

با گسترش انرژی بادی در جهان مساحت مزارع بادی برای تولید توان بیشتر به صورت چشمگیری در حال افزایش است. مساله مهم در مزارع بادی بزرگ، افزایش توان و بازده است. با افزایش توربین های بادی در قالب مزارع بادی بزرگ، بازده این نوع مزارع بادی به دلیل اندرکنش پیچیده بین توربین ها با خودشان و با لایه مرزی جوی کاهش می یابد. زمانی که طول مزارع بادی یک مرتبه از ارتفاع لایه مرزی جوی بیشتر باشد جریان به حالت کاملا توسعه یافته سوق پیدا می کند. چون طول مزرعه باد نسبت به ضخامت لایه مرزی اتمسفری، بسیار بزرگتر است، مزرعه باد در راستای جریان نامحدود فرض شده و از تغییرات در راستای جریان صرف نظر شده است. در مزارع بادی بزرگ که در داخل لایه مرزی کاملا توسعه یافته قرار می گیرند، انرژی جنبشی جذب شده توسط توربین های بادی به وسیله انتقال انرژی به صورت عمودی از لایه های بالای مزرعه باد به داخل آن تامین می شود. زبری سطح از عوامل مهمی است که تاثیر بسیار زیادی روی این پدیده می گذارد. در این پژوهش به بررسی اثر زبری سطح زمین روی بازده مزارع بادی بزرگ واقع در لایه مرزی جوی پرداخته شده است. برای این منظور از روش شبیه سازی گردابه های بزرگ برای حل معادلات جریان توربولانس بهره گرفته شده است. در این مقاله توربین های بادی با استفاده از روش دیسک محرک مدل سازی شده است. برای اعمال تاثیر زبری های متفاوت از توابع دیوار لگاریتمی روی دیواره ناحیه شبیه سازی استفاده شده است. نتایج این شبیه سازی نشان می دهد که با افزایش میزان زبری سطح توان مزرعه باد به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.