شبیه سازی عددی سقوط آزاد اجسام استوانه ای به کمک روش برهم نهادن شبکه

جریان تراکم ناپذیر و غیردایم درحرکت سقوط آزاد اجسام استوانه ای بامقاطع دایره ای، مربعی و مستطیلی به صورت عددی شبیه سازی شده است. رژیم جریان دراین شبیه سازی آرام درنظرگرفته شده وازروش برهم نهادن شبکه ها استفاده گردیده است . معادلات حاکم برمسیله، به دودسته معادلات اندازه حرکت مربوط به سیال ومعادلات دینامیک جسم صلب تقسیم شده اند. نیروهای اعمالی به جسم شامل، نیروهای هیدرودینامیکی، نیروی گرانشی وشناوری در نظر گرفته شده اند. معادلات جریان به صورت دوبعدی، به روش حجم محدود حل گردیده و شبیه سازی حرکت سقوط آزاد یک جسم استوانه ای با مقاطع مختلف دایره ای، دردوحالت مکان اولیه مرکز کانال وخارج مرکزکانال و نیز مقاطع مربعی و مستطیلی درآرایش های گوناگون به ارایه نتایج صحت سنجی شده منجرگردیده است. نتایج بدست آمده شامل، ضریب درگ برای اعداد مختلف رینولدز در بازه 0/5 تا 50، تغییرات سرعت سقوط مرکز استوانه، تغییرات سرعت زاویه ای و میزان انحراف زاویه ای جسم با نتایج تجربی مقایسه شده است؛ همچنین سقوط آزاد دو استوانه مستطیلی و مربعی مقایسه گردیده وتطابق خوبی با مطالعات قبلی احراز شده است.

Keywords:

سقوط آزاد در یک مجرا , روش برهم نهادن شبکه ها , جسم استوانه ای , شبکه منطبق بر بدنه , جریان رینولدز پایین