برهمکنش موج ضربه‌ای با حباب و تأثیر ابعاد شبکه محاسباتی بر روی شبیه‌سازی مسئله با الگوریتم مبتنی بر فشار کاملاً متصل

Abstract

با انتشار موج ضربه‌ای درون میدان جریانی که خواص ترمودینامیکی غیرخطی دارد، فرایندهای مختلفی به‌طور هم‌زمان رخ می‌دهد. تراکم موج ضربه‌ای، شکست موج و تولید گردابه، نمونه‌ای از این فرایندهاست که سبب می‌شود شکل موج و خواص سیال تغییر کنند. برخورد موج ضربه‌ای به حباب استوانه‌ای، مثال ساده‌ای از مسئله تقابل موج با حباب است که تمام فرایندهای مذکور در آن مشاهده می‌شود. باتوجه‌به هزینه محاسباتی بالای الگوریتم‌های مبتنی بر چگالی در شبیه‌سازی جریان‌های تراکم‌پذیر سطحی مانند برهم‌کنش موج ضربه‌ای با جریان دوفازی، استفاده از الگوریتم مبتنی بر فشار کاملاً متصل راهکار مناسبی است که ضمن کاهش زمان محاسبات، مسئله را با دقت مناسبی حل خواهد کرد. در این مقاله با استفاده از این الگوریتم، پدیده برهم‌کنش موج ضربه‌ای با حباب بررسی‌شده و ضمن اعتبارسنجی نتایج، تأثیر اندازه شبکه محاسباتی و نیز روش گسسته سازی ترم‌های موجود در معادلات حاکم، بر نتایج مشخص‌شده است. مشاهده شد که با افزایش تعداد المان‌های شبکه‌های محاسباتی به ازای روش بالادست مرتبه اول، نتایج شبیه‌سازی دقیق‌تر شده و میزان پخش عددی کمتر می‌گردد. همچنین با تغییر روش گسسته سازی به بالادست مرتبه دوم، ناپایداری‌های روی سطح مشترک دو فاز به دلیل نوسانات غیر‌واقعی بیشتر شده و شکل سطح مشترک به‌دست‌آمده از حل عددی، از نتایج تجربی فاصله می‌گیرد.