بررسی برخورد جسم با سطح آزاد سیال به روش هیدرودینامیک ذرات هموار (SPH)

در این مقاله از یک مدل عددی بدون شبکه به نام روش هیدرودینامیک ذرات هموار نسبتا تراکم پذیر برای شبیه سازی برخورد جسم با سطح آزاد سیال توسط کد متن باز SPHysics2D استفاده شده است. این مدل دو بعدی، با در نظر گرفتن فرض سیال اندک تراکم پذیر، علاوه بر حل معادلات حاکم بر سیال لزج، برای به دست آودن میدان فشار از حل معادله ی حالت استفاده می کند. این مسئله باعث کاهش حجم محاسبات نسبت به روش تراکم ناپذیر می گردد. در این مقاله به منظور درک رفتار پرتابه پس از برخورد به سطح آب و بررسی اثر متقابل زاویه ی برخورد و سرعت پرتابه، شبیه سازی برخورد یک استوانه ی صلب بدون چرخش با سطح آزاد سیال تحت چند زاویه ی برخورد و در طیفی از سرعتها صورت گرفته است. در ابتدا پس از شبیه سازی مسئلهی مخزن آب ساکن، مشاهده میشود که فشار هیدرواستاتیکی حاصل از شرط مرزی ذرات مجازی ثابت بسیار مطلوب می باشد. در نهایت نیز مسئله ی برخورد جسم با سطح آزاد سیال شبیه سازی شده و نشان داده شده است که موفقیت در پرش جسم بر روی سطح آب به تاثیر متقابل زاویه ی ضربه و سرعت پرتاب بستگی دارد.