شبیه سازی دینامیک سیالات محاسباتی موج انفجار در نرم افزار اپن فوم: بررسی اثر حلگر و معادله حالت بر دقت نتایج

Abstract

روش­ های عددی به عنوان یکی از زیر شاخه­ های مدل­ های نظری می­ توانند رفتار مواد پرانرژی را با دقت مناسب و به دور از محدودیت­ های آزمایشات تجربی پیش­ بینی نمایند. در این مطالعه، از ابزار دینامیک سیالات محاسباتی برای پیش­ بینی عملکرد موج انفجار در حضور موانع هندسی استفاده شده است. شبیه ­سازی­ ها با دو حلگر توسعه ­یافته سونیک­ فوم (extendedSonicFoam) و بلست فوم(blastFoam) از ماژول تکنولوژی متن باز اپن ­فوم (OpenFOAM) انجام شده و برای افزایش دقت نتایج، از مدل آشفتگی شبیه­ سازی گردابه­ های بزرگ استفاده شده است. علاوه بر معادله حالت گاز کامل، از معادله حالت نیمه تجربی بی-کا-دبلیو (BKW) که یک معادله حالت کامل است و وابستگی صریح به دما دارد برای ارتباط میان پارامترهای مختلف ترمودینامیکی استفاده شده است. برای ثبت سیگنال­ های فشار- زمان حسگر­های متعددی در بالا دست منفجره قرار گرفته و برای اعتبارسنجی نتایج نیز از داده ­های تجربی گزارش شده در منابع استفاده شده است. میزان خطا در شبیه سازی­ های انجام شده برای پارامترهای مختلف موج انفجار حداکثر 12/29% بدست آمده است. میزان انحراف از استاندارد برای نتایج حل عددی با معادله حالت گاز کامل نسبت به گاز حقیقی بیشتر بوده و حلگر بلست­ فوم پارامترهای مهم ماکزیمم اضافه فشار فاز مثبت، زمان رسیدن موج و ایمپالس فاز مثبت را که از مشخصه ­های تعیین کننده موج انفجار می­ باشند را با خطای کمتری نسبت به حلگر توسعه یافته سونیک­ فوم پیش ­بینی کرده است.