توسعه نوین الگوریتم DSMC در حالت تقارن محوری برای هندسه‌های پیچیده

Abstract

در این مقاله به توسعه الگوریتم DSMC برای تحلیل جریان حول هندسه‌های پیچیده متقارن محوری در شرایط رقیق با رویکرد کاهش هزینه محاسباتی نسبت به حالت سه بعدی کامل با در نظر گرفتن دقت مناسب نتایج و همچنین انتخاب مناسب تعداد ذرات پرداخته خواهد شد. ‌یکی از چالش‌های موجود چگونگی توسعه کد به هندسه‌های پیچیده و همچنین چگونگی توسعه کد به هندسه های کاربردی تقارن محوری می‌باشد. الگوریتم توسعه یافته شده شامل بررسی حالات مختلف حرکت و برخورد ذرات با یکدیگر و یا دیواره می باشد بشکلی که کمترین میزان محاسبات اعمال شده و راندمان حل بالا باشد. همچنین اعمال چگونگی شرایط استخراج شده تقارن محوری برای هندسه مختلف برای هر نوع هندسه ارائه شده است. در بخش نتایج، هندسه‌های مختلف از جمله هندسه ساده (هندسه استوانه در مقابل جریان رقیق سرعت بالا) و هندسه پیچیده (شامل دو مخروط همگرا با زوایای مختلف در جریان گاز رقیق سرعت بالا و تشکیل موج لاندا) بررسی شده و نتایج حاضر با نتایج موجود اعتبارسنجی شده است. نتایج بدست آمده دقت مناسب الگوریتم ارائه شده در مقایسه با حلگرهای سه بعدی را نشان می دهند. همچنین انتخاب تعداد ذرات مناسب نیز از جمله مواردی می باشد که در راستای انتخاب مناسب تعداد ذرات مطالعه و بررسی شده است. نتایج حاضر نشان می دهند که الگوریتم حاضر قابلیت استفاده برای هندسه های پیچیده در شرایط گاز رقیق را دراست.