در این تحقیق، یک روش جدید بالادست دوبعدی کامل بر مبنای مشخصههای چندبعدی معادلات تراکم ناپذیر ناویر- استوکس ارائه شده است. معادلات تراکم ناپذیر با استفاده از روش تراکم پذیری مصنوعی تصحیح شده و معادلات پیوستگی و مومنتوم به یکدیگر کوپل شده اند. برخلاف طرحهای محاسباتی موجود برپایه مشخصه ها برای جریانهای تراکم ناپذیر (CB) ، که همگی با فرض یک بعدی بودن جریان در جهت عمود بر مرز مشترک دو سلول بنا نهاده شدهاند، روش حاضر برپایه مشخصههای کاملا دوبعدی جریان است و از هیچگونه فرض ساده کنندهای استفاده نمیکند. ساختار مشخصههای دوبعدی معادلات تراکم ناپذیر با تصحیح تراکم پذیری مصنوعی برای اولین بار با استفاده از تحلیل ریاضی به دست آمده و از آن برای ایجاد یک طرح محاسباتی بالادست برپایه مشخصهها برای جریانهای تراکم ناپذیر لزج استفاده شده است. طرح محاسباتی ارائه شده MCB (multidimensional characteristic based) با روش گسسته سازی حجم محدود برای محاسبه بردارهای شار جابجایی در این روش، به کار برده شده است. با استفاده از روش ارائه شده، جریان دوبعدی تراکم ناپذیر پایا داخل حفره در محدوده وسیعی از اعداد رینولدز مورد تحلیل قرار گرفته است. نتایج به دست آمده حاکیست روش جدید ارائه شده در هر دو شکل مرتبه اول و مرتبه دوم، از طرحهای محاسباتی مرسوم CB نتایج دقیقتری را ارائه میدهد. روش پیشنهادی در شکل مرتبه دوم، همچنین با طرح محاسباتی مرکزی به همراه اضافه کردن لزجت مصنوعی برای پایدار ساختن حل نیز مورد مقایسه قرار گرفته است. علیرغم این مساله که طرح مرکزی در این حالت دارای دقت گسستهسازی کاملا مرتبه دوم است (به دلیل کارتزین بودن شبکه) با این حال طرح MCB مرتبه دوم حتی از طرح محاسباتی مرکزی نیز نتایج دقیقتری را در شبکه یکسان ارائه میدهد. با استفاده از روش بالادست ارائه شده برای محاسبه بردارهای شار جابجایی در روش حجم محدود، نیازی به اضافه کردن لزجت مصنوعی حتی در اعداد رینولدز بالا نمیباشد و روش حل کاملا پایدار است. مزیت چشمگیر دیگر طرح محاسباتی MCB نرخ همگرایی سریع آن در مقایسه با روشهای CB (که نرخ همگرایی کند آن در ادبیات فن به دفعات ذکر شده است) و طرح مرکزی میباشد. در نهایت نتایج به دست آمده با استفاده از طرح MCB مرتبه دوم با نتایج متعدد موجود در ادبیات فن مورد مقایسه قرار گرفته است که در تمامی موارد توافق بسیار خوبی بین آنها مشاهده میشود.
بازنشر اطلاعات | |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |