شبیه سازی عددی ریزش گردابه ها در عبور یک استوانه از درون سیال ساکن به روش مرز غوطه ور

Abstract

در مقاله حاضر عبور یک استوانه از درون سیال ساکن به‌طور عددی شبیه‌سازی شده است. رینولدز جریان نسبتا بالا لحاظ شده است تا طرح جریان نوسانی با ریزش گردابه‌ها در پشت استوانه محقق گردد. در روش‌های مرسوم دینامیک سیالات محاسباتی که شبکه‌ها به صورت منطبق بر مرز تولید می‌شوند، برای بررسی حرکت یک جسم درون سیال بایستی در هر گام زمانی شبکه‌ی محاسباتی مجددا تولید شود که کاری سخت، پر هزینه و اغلب دشوار است. یک روش جایگزین برای پرهیز از دشواری یاد شده استفاده از روش‌های غیر منطبق بر مرز نظیر روش مرز غوطه‌ور به منظور معرفی جسم درون شبکه است. در روش مرز غوطه‌ور جسم به عنوان مانع سر راه جریان به صورت مجازی در حوزه‌ی محاسباتی تعریف می‌شود. در تحقیق حاضر از این روش برای تحلیل حرکت استوانه درون سیال ساکن استفاده شده‌است. معادلات حاکم بر مسئله، دستگاه معادلات ناویر-استوکس هستند که به روش حجم محدود گسسته سازی شده‌اند و با استفاده از الگوریتم سیمپل حل شده‌اند. نتایج نشان داد که روش مرز غوطه‌ور به خوبی می‌تواند طرح جریان نوسانی در پشت استوانه‌ی متحرک را مدلسازی نماید. قابل ذکر است که نتایج مطالعه‌ی حاضر از منظر دو ناظر متفاوت (ناظر سوار بر استوانه‌ی متحرک و ناظر سوار بر سیال ساکن) گزارش شده است.