استفاده از روش SPH برای مدلسازی Sloshing در یک مخزن نیمه پر

نیروهای ناشی از Sloshing به دلیل توانایی تخریب سازه های مخازن نگهدارنده خود، از اهمیت بسیار زیادی به ویژه در نزد طراحان کشتی برخوردار می باشند. این موضوع در طراحی مخازن حمل مایعات مانند تانکهای LNG و LPG و نفت خام از حساسیت ویژه ای برخوردار است. در اینجا یک روش لاگرانژی بدون شبکه به نام Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) برای مدلسازی Sloshing استفاده شده است. روش ارائه شده از معادله بقاء جرم و نویر – استوکس به عنوان معادلات پایه ای استفاده می کند. روش SPH برای حل معادلات بر روی ذرات از دو مرحله پیش بینی اولیه و اصلاح ثانویه استفاده می کند. درمرحله پیش بینی اولیه سرعت موقتی ذرات بر اساس مجموعه نیروهای وارده و بدون در نظر گرفتن شرط تراکم ناپذیری بدست آمده و ذرات بر اساس این نوع سرعت موقتی به حرکت واداشته می شوند. معمولا در طی مرحله اول چگالی ذرات ثابت نمی ماند، در نتیجه به مرحله ثانویه ای نیاز است که چگالی ذرات را به مقدار ثابت اولیه را محاسبه نمود. سپس به کمک معادله پوآسون فشار، تغییر چگالی ذرات بایک میدان فشاری به گونه ای مرتبط می شود که در صورت افزایش چگالی، فشار مثبت ایجاد شده ذرات را از یکدیگر دور نماید، و در صورت کاهش چگالی موضعی ذرات، با ایجاد یک نیروی فشاری منفی ذرات بطرف یکدیگر حرکت کنند . در مقاله حاضر از روش SPH برای شبیه سازی Sloshing در یک مخزن نیمه پر مایع با شکل اولیه سینوسی و دامنه کوچک استفاده شده است.

Keywords:

روش Sloshiong , SPH , جریان تراکم ناپذیر