شبیه سازی عددی جریان تقارن محوری و ماوراءصوت با اثرات گاز حقیقی با استفاده از الگوریتم عددی تفاضل محدود فشرده

در مقاله حاضر شبیه سازی عددی میدان جریان تقارن محوری و ماوراء صوت با منظور نمودن اثرات گاز حقیقی صورت گرفته است. جهت بررسی و تعیین مشخصات میدان جریان، حل معادلات ناویر- استوکس سهموی شده (PNS) با استفاده از الگوریتم عددی تفاضل محدود فشرده ضمنی با دقت مرتبه چهار انجام شده است. برای بدست آوردن حل دقیق میدان جریان در حضور شوک، از روش برازش شوک استفاده شده است. مزیت اصلی فرمولاسیون حاضر آن است که متغیرهای پایه میدان جریان و مشتقات اول و دوم آنها به طور همزمان با دقت مرتبه چهار محاسبه می شوند. به منظور تائید صحت نتایج نرم افزار نوشته شده و بررسی اثرات گاز حقیقی بر میدان جریان، جریان ماوراءصوت و تقارن محوری حول مخروط سرپخ مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج عددی حاصل از روش فشرده مرکزی مرتبه چهار در ماخ M∞ = 19.25، با نتایج عددی روش تفاضل محدود مرتبه دو در حالت گاز حقیق و گاز ایده آل مقایسه شده است. با توجه به نیاز الگوریتم حل اختلاف محدود فشرده به عبارت میرایی عددی مناسب که دقت و پایداری حل فشرده را تحت تاثیر قرار ندهد، از عبارت میراییعددی مرتبه شش استفاده شده و تاثیر این عبارات میرایی روی دقت و پایداری الگوریتم فشرده جهت حل جریان ماوراءصوت با اثرات گاز حقیقی نیز مورد بررسی قرار گرفته است. تحقیق حاضر، کاربرد روش تفاضل محدود فشرده مرتبه بالا برای حل معادلات ناویر- استوکس سهموی شده که نسبت به معادلات کامل ناویر- استوکس کارآمدترند، را نشان می دهد.

Keywords:

حل عددی فشرده , جریان ماوراء صوت , اثرات گاز حقیقی , معادلات PNS