مطالعه ی عددی برخورد گوه سه بعدی با سطح سیال نیوتنی و غیرنیوتنی

مسیله برخورد گوه به سطح آزاد سیال کاربردهای مهمی در زمینه های مختلف مهندسی و در صنایع دریایی دارد ومحاسبه نیروی وارد به گوه علی الخصوص در لحظات اولیه برخورد مورد علاقه بسیاری از محققان میباشد. هدف اینمقاله حل عددی برخورد گوه به سیال نیوتنی و سیال غیرنیوتنی هرشل بالکلی - با استفاده از روش لاگرانژی و بدونشبکه هیدرودینامیک ذرات هموار با تراکم پذیری ضعیف می باشد که در محیط نرم افزار آباکوس انجام گرفته است. برخیسیالات غیرنیوتنی مانند سیال هرشل بالکلی - به دلیل داشتن خاصیت غلیظ شوندگی در محل اعمال تنش، در برابرورود گوه به سیال از خود مقاومت نشان می دهند. در این تحقیق از الگوریتم پیش بینی و تصحیح جهت حل معادلاتاستفاده شده است. جهت ایجاد پایداری از تصحیح چگالی (در سیالات نیوتنی و غیرنیوتنی) و در سیال نیوتنی از لزجتمصنوعی به جای لزجت جریان آرام استفاده شده است. روش استفاده شده برای اعمال لزجت مصنوعی مناسبشبکه های بی ساختار بوده و نوسانات عددی ناخواسته را به گونه ای از بین می برد که صدمه ای به دقت نتایج حل، واردنگردد. جهت اعتبارسنجی روش حل عددی و بررسی صحت نتایج حاصله، مسیله شکست سد با استفاده از سیال نیوتنیآب و قراردادن مانع در مسیر سیلاب حل شده است. در ادامه مسیله برخورد گوه به سیال نیوتنی با داده های متناظرتجربی صحت سنجی شده ودر نهایت نتایج مربوط به پارامترهای سرعت نفوذ گوه، تغییرات الگوی سیال و نیروی وارد برسازه گوه برای برهمکنش آن با هر دو سیال نیوتنی و غیرنیوتنی ارایه شده است. بیشترین اختلاف در نتایج مربوط بهنیروی وارد بر بدنه سازه در ابتدای زمان آنالیز و در حین ورود گوه به سیال (نیوتنی و غیرنیوتنی) رخ داده، بدین ترتیب45/82 % اختلاف در نتایج آن مشاهده شده است، همچنین بررسی سرعت حرکت گوه بیانگر برابری سرعت آن درابتدای زمان آنالیز در در هر دو نوع سیال بوده که با گذشت زمان شیب کاهش سرعت حرکت سازه در سیال غیرنیوتنیافزایش یافته است.

Keywords:

گوه , هیدرودینامیک ذرات هموار , سیال غیرنیوتنی , هرشل- بالکلی , لزجت مصنوعی