شبیه سازی جریان ناپایا در اطراف یک بالواره نوسانی با استفاده از روش نوسان جریان
چکیده
در این تحقیق یک نرم افزار دو بعدی برای شبیه سازی جریان گذر صوتی، ناپایا و تراکم پذیر گذرنده از روی یک بالواره نوسانی با استفاده از یک روش عددی حجم محدود و الگوریتم فشار مبنا توسعه داده شده است. در این نرم افزار برای محاسبه بخش جابه جایی معادله گسسته شده از یک تکنیک مرتبه بالا بر مبنای متغیرهای بی بعد شده که طرح تفاضلی به کار رفته در آن الگوریتم اسبیک می باشد استفاده شده است. برای شبیه سازی حرکت نوسانی از تکنیک نوسان بردار سرعت مرز ورودی استفاده شده است که ساده ترین شکل ممکن برای شبیه سازی این حرکت در مقایسه با روش های پیچیده مانند شبکه دینامیک می باشد. برای عمومیت دادن به روش شبیه سازی ارائه شده، هر دو نوع حرکت نوسانی، پیچش و فراز و فرود مورد بررسی قرار گرفت، که در هر دو حالت توانمندی روش عددی اثبات شد. در ادامه از دو روش تحلیلی و عددی جهت شبیه سازی این دو حرکت اقدام شد. در روش تحلیلی، دو روش تئودورسن و شبه پایای بالواره نازک در تحلیل نیروهای وارده در جریان ناپایا استفاده و نشان داده شد که روش تئودورسن به خوبی می تواند نرخ تغییرات ناپایا را پیش بینی کرده و در تحلیل مسائل ناپایا به عنوان یک تخمین اولیه با دقت بالا مورد استفاده قرار گیرد. روش عددی، به دو نوع مختلف شبیه سازی جریان ناپایا یعنی شبیه سازی شبه پایا و ناپایا تقسیم شد. در روش شبه پایا، از الگوریتم فشار مبنای سیمپل و ضرایب مادون رهایی و در شبیه سازی ناپایا، از الگوریتم پیزو و به کار گرفتن روش تفکیک زمانی استفاده شده است. همچنین برای شبیه سازی معادلات ناویر استوکس از مدل تصحیح شده برای جریان تراکم پذیر استفاده گردیده است. نتایج این شبیه سازی نشان می دهد که داده های استخراج شده نسبت به داده های تجربی دقت مطلوبی داشته و قابل مقایسه با نتایج تولید شده با شبکه دینامیکی می باشد و این در حالی است که شبیه سازی جریان ناپایا با روش اشاره شده بسیار ساده تر و با هزینه کمتر قابل اجرا می باشد.