تحلیل جریان سوپر کاویتاسیون دو بعدی به وسیله ی روش المان مرزی

در این مقاله یک جریان پتانسیل کاویتاسیون دو بعدی به وسیله روش المان مرزی مورد تحلیل قرار رگفته است. یک جریان دو بعدی از سیالی تراکم ناپذیر و غیرویسکوز با زاویه ی حمله ی صفر به یک صفحه ی تخت عمود بر مسیر جریان برخورد کرده، از آن عبور میکند. بلافاصله پشت صفحه ی تخت یک حفره حاوی هوا با فشار ثابت تشکیل شده، هدف اصلی پیدا کردن شکل و اندازه ی این حفره است. مدل استفاده شده جهت تحلیل جریان کاویتاسیون ، مدل ریابوچینسکی می باشد. بر اساس این مدل می توان یک صفحه ی مجازی در نقطه ای پایین دست صفحه ی اول به نحوی قرار داد تا جریان از نظر هندسی حول خط عبوری از مرکز دو صفحه متقارن باشد. از آن جا که هدف پیدا کردن موقعیت سطح ازاد حفره می باشد و این سطح آزاد نیز در واقع یک قسمت مرزی است، بنابراین به نظر می رسد تکنیک های تحلیل حوزه از نظر محاسباتی ناکارامد بوده، استفاده از روش المان مرزی به عنوان یک تکنیک تحلیل مرزی جهت حل این مسئله مناسب است. در روش المان مرزی مورد استفاده قرار گرفته، المان ها به صورت خطوط مستقیم فرض شده و مکان سطح آزاد حفره ی تشکیل شده به وسیله ی یک فرایند تکرار بهینه می شود. به منظور پیدا کردن مکان واقعی سطح آزاد حفره ی تشکیل شده از این فرایند تکرار استفاده شده، این فرایند با ارضای یک نرم همگرا خواهد شد. با مقایسه ی نتایج عددی حاصل با نتایج مشابه به دست آمده به وسیله ی روش های المان محدود و اختلاف محدود، نشان داده میشود که روش المان مرزی دارای دقت بسیار خوبی در تحلیل جریان سوپرکاویتاسییون می باشد. هم چنین حجم محاسبات به دلیل این که تنها مرز حوزه ی مسئله شبکه بندی شده به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.

Keywords:

روش المان مرزی , جریان سوپرکاویتاسیون , مدل ریابوچینسکی , جریان سطح آزاد