شبیه سازی حرکات شناور به روش حجم محدود
چکیده
در این نوشتار با استفاده از رویکرد حجم محدود و چیدمان هم مکان به حل معادلات اساسی حاکم بر جریان یک سیال مؤثر پرداخته شده و توزیع سرعت و فشار به روش گام جزئی در یک شبکه ی با ساختار ساده محاسبه شده است. خصوصیات فیزیکی این سیال مؤثر، با حل معادله ی انتقال نسبت حجمی دوفاز به دست می آید. در ادامه و با حل معادلات حرکت جسم صلب، جابه جایی های شناور محاسبه می شوند. با استفاده از راهکار شبکه ی متصل به جسم، جابه جایی های به دست آمده در هر گام زمانی بر روی شبکه ی محاسباتی نیز اعمال شده و بدین ترتیب حرکات شناور در طول زمان ثبت می شوند. انتخاب مناسب طرح های گسسته سازی، به خصوص درمورد انتگرال فشار ــ با توجه به اختلاف زیاد جرم حجمی آب و هوا ــ از اهمیت بالایی برخوردار است. در تحقیق حاضر روش میانیابی جدیدی به منظور تقریب فشار روی سطح سلول ارائه شده است. براساس این الگوریتم یک نرم افزار تهیه، و برخورد مقطع دایره یی شکل به سطح آب با در نظر گرفتن تغییرات سرعت ناشی از برخورد شبیه سازی شده است. در ادامه، مقاومت هیدرودینامیکی شناور بارج در هنگام پیشروی در آب آرام در دو حالت مقید، و دو درجه آزادی حرکت پیش بینی شده است. ارزیابی نتایج بیانگر دقت و اعتبار الگوریتم ارائه شده، و امکان استفاده از آن در بررسی مجموع حرکات غیرخطی شناورها به خصوص در مراحل اولیه ی طراحی است.