Please use this identifier to cite or link to this item: http://cmuir.cmu.ac.th/jspui/handle/6653943832/79034
Full metadata record
DC FieldValueLanguage
dc.contributor.advisorWatchapon Rojanaratanangkule-
dc.contributor.advisorYottana Khunatorn-
dc.contributor.advisorArpiruk Hokpunna-
dc.contributor.authorJiratrakul Tunkeawen_US
dc.date.accessioned2023-10-15T03:50:14Z-
dc.date.available2023-10-15T03:50:14Z-
dc.date.issued2023-06-14-
dc.identifier.urihttp://cmuir.cmu.ac.th/jspui/handle/6653943832/79034-
dc.description.abstractOver the past several decades, the plane mixing layer of the two parallel streams of fluid with different velocities has been studied. An understanding of the physics knowledge of turbulence in the mixing layer is very important for engineering design, especially with the design of high-speed jet engine combustion chambers. To predict the efficiency of combustion, the turbulence in the mixing layer of two substances has to be estimated accurately. In this research, the mixing of two fluids with different densities and viscosities in a subsonic region is investigated using Direct Numerical Simulation (DNS) solver. A DNS solver of the two-species flow is first developed. A mass fraction model together with a mixture rule is employed to capture material interfaces. A novel sixth-order Characteristic Weighted Essentially Non-Oscillatory with Central-Upwind Localized Dissipative nonlinear interpolation (CWENO6-CULD) is implemented to discretize the convective term and deal with the discontinuous interface of the different fluid properties, while the viscous term is discretized with the sixth-order Central Differencing scheme (CD6). The third-order Total Variation Diminishing Runge-Kutta (RKTVD) is applied for the temporal discretization to increase the stability of the numerical schemes. A convergence test of the CWENO6-CULD is conducted to confirm its sixth-order convergence rate. Additionally, various test cases are performed to ensure the capability of the CWENO6-CULD in capturing sharp discontinuities, while correctly solving small-scale structures. The flow physic of the compressible two-species mixing layer is then investigated. The simulation results reveal that the difference in densities and vicosities does not much affect the evolution of the flow in laminar and fully turbulent regions. On the other hand, it affect so much in the transition region. The flow mechanism is altered when the lighter fluid was on top of the heavier fluid. This resulted in a decrease in the transition length.en_US
dc.language.isoenen_US
dc.publisherChiang Mai : Graduate School, Chiang Mai Universityen_US
dc.subjectDirect numerical simulationen_US
dc.subjectCompressible flowen_US
dc.subjectTwo-species flowen_US
dc.subjectMixing layeren_US
dc.subjectMass fraction modelen_US
dc.titleDirect numerical simulation of compressible two-species mixing layeren_US
dc.title.alternativeการจำลองเชิงตัวเลขโดยตรงของชั้นผสมของสารสองชนิดที่สามารถอัดตัวได้en_US
dc.typeThesis
thailis.controlvocab.lcshFluids-
thailis.controlvocab.lcshNumerical analysis-
thailis.controlvocab.lcshNumerical calculations-
thesis.degreedoctoralen_US
thesis.description.thaiAbstractในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมามีการศึกษามากมายเกี่ยวกับชั้นผสมของของไหลที่ไหลขนานกันผ่านแผ่นบางด้วยความเร็วที่แตกต่างกัน เนื่องจากว่าการทำความเข้าใจเกี่ยวกับความปั่นป่วนในชั้นการผสมนี้เป็นสิ่งที่สำคัญมากในการออกแบบทางวิศวกรรม โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับการออกแบบห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์ไอพ่นความเร็วสูง ทั้งนี้เพื่อให้สามารถทำนายพฤติกรรมการไหลและประสิทธิภาพของการเผาไหม้ได้อย่างถูกต้อง จะต้องประมาณความปั่นป่วนที่เกิดขึ้นในชั้นผสมของสารชนิดให้ได้อย่างถูกต้องและแม่นยำเช่นกัน ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงมุ่งเน้นการศึกษาไปที่การผสมกันของของไหลสองชนิดที่มีความหนาแน่นและความหนืดแตกต่างกันโดยใช้โปรแกรมการจำลองเชิงตัวเลขโดยตรง โดยเริ่มต้นจากการพัฒนาโปรแกรมการจำลองเชิงตัวเลขโดยตรงของการไหลของสารสองชนิด ซึ่งในการพัฒนานั้นได้มีการนำแบบจำลองเศษส่วนมวลและกฎการผสมเข้ามาใช้เพื่อตรวจจับส่วนต่อประสานของสารทั้งสองชนิด และยังมีการนำวิธีการถ่วงน้ำหนักแบบไม่มีการแกว่งอันดับหกโดยใช้การประมาณค่าในช่วงแบบตรงกลางและต้นลมที่ไม่เป็นเชิงเส้น (CWENO6-CULD) แบบใหม่มาใช้เพื่อคำนวณหาอนุพันธ์ของเทอมการพาและเพื่อจัดการกับส่วนต่อประสานที่ไม่ต่อเนื่องของคุณสมบัติของของไหลที่แตกต่างกัน นอกจากนี้วิธีรุงเงอ-คุททา อันดับสามแบบไม่มีการแกว่งของผลลัพธ์ (RKTVD) ยังถูกนำมาใช้เพื่อหาอนุพันธ์ตามเวลาและเพื่อเพิ่มความมีเสถียรภาพของระเบียบวิธีเชิงตัวเลข ในขณะที่อนุพันธ์ของเทอมความหนืดสามารถหาได้จากการใช้วิธีผลต่างสืบเนื่องแบบตรงกลางอันดับหก (CD6) ทั้งนี้การทดสอบการบรรจบกันของวีธี CWENO6-CULD ยังถูกดำเนินการเพื่อยืนยันว่าวิธีการนี้มีอัตราการบรรจบกันเท่ากับหก นอกจากนั้นยังมีการทดสอบในกรณีต่างๆ เพื่อให้มั่นใจถึงความสามารถของวิธี CWENO6-CULD ในการตรวจจับความไม่ต่อเนื่องที่เกิดขึ้น จากนั้นพฤติกรรมการไหลทางกายภาพของชั้นผสมของสารสองชนิดที่สามารถอัดตัวได้จะถูกศึกษา โดยผลการจำลองที่ได้เผยให้เห็นว่าความแตกต่างของความหนาแน่นและความหนืดของสารทั้งสองชนิดส่งผลกระทบต่อการวิวัฒนาการของการไหลในช่วงการไหลแบบราบเรียบและแบบปั่นป่วนน้อยมาก ในทางกลับกันจะส่งผลกระทบอย่างมากกับช่วงการเปลี่ยนผ่าน โดยกลไกการไหลจะเปลี่ยนแปลงไปเมื่อของไหลที่เบากว่าอยู่ด้านบนของของไหลที่หนักกว่า ซึ่งส่งผลให้ความยาวของช่วงการเปลี่ยนผ่านลดลงen_US
Appears in Collections:ENG: Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
600651009-จิรตระกูล ตุ่นแก้ว.pdf31.39 MBAdobe PDFView/Open    Request a copy


Items in CMUIR are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.