مدل سازی عددی جریان لزج همراه با تغییر شکل های پیچیده سطح آزاد

در این مقاله الگوریتم عددی حجم محدود برای مدل سازی جریان گذرای لزج غیر قابل تراکم همراه با سطح آزاد ارائه شده است. برای حل میدان سرعت و فشار از روش گام جزئی استفاده گردیده است. به علاوه، به منظور مدل سازی مناسب تغییر شکل های پیچیده در سطح آزاد مثل شکست موج (که در کاربردهای عملی بسیار اتفاق می افتد) روش حجمی و حل معادله انتقال نسبت حجمی بکار برده شده است. استفاده از روش مذکور، به خصوص در زمانی که دو فاز سیال با اختلاف نسبت حجمی بالا (مثل آب و هوا) در میدان محاسباتی وجود داشته باشند، با مشکلاتی مثل نوسانات غیر فیزیکی میدان سرعت در ناحیه فصل مشترک دو فاز سیال همراه است. در این مقاله، با ارائه میانیابی جدید خط شکسته برای گسسته سازی جمله انتگرال فشار که در معادلات ناویر استوکس ظاهر می شود، این مشکل حل شده و نتایج بسیار مناسبی در مدل سازی ها بدست آمده است. برای بررسی دقت و صحت الگوریتم پیشنهادی از مساله ناپایداری رایلی تیلور استفاده گردیده است. در مساله دیگر، شکستن دیواره آب درون مخزن در دو حالت بدون مانع و با مانع مورد بررسی قرار گرفته است. مقایسه نتایج عددی و آزمایشگاهی، بیانگر توانایی رویه مورد استفاده و اهمیت مدل سازی دو فاز سیال (در مقابل مدل سازی یک فاز) برای نزدیک شدن به مدل سازی واقعی می باشد.

کلیدواژه ها:

روش حجمی ، روش گام جزئی ، جریان دو فازی ، میانیابی خط شکسته