شبیه سازی عددی اندرکنش موج – اجسام شناور با یک روش هیدرودینامیک ذرات هموار کاملاً تراکم‌ناپذیر بر پایه تراکم‌پذیری مصنوعی

Abstract

در مطالعه حاضر، شبیه‌سازی عددی جریان سطح آزاد و اندرکنش موج-اجسام شناور با استفاده از یک روش هیدرودینامیک ذرات هموار کاملاً تراکم‌ناپذیر بر پایه ایده تراکم‌پذیری مصنوعی انجام شده‌است. معادلات حاکم دوبعدی در فرمولاسیون متغیرهای اولیه، با استفاده از روش تراکم‌پذیری مصنوعی کورین در چهارچوب مرجع لاگرانژی بیان ‌شده تا یک الگوریتم هیدرودینامیک ذرات هموار مناسب برای حل جریان‌های تراکم‌ناپذیر ارائه شود. از یک شیوه ضمنی دوزمانه برای انتگرال‌گیری در زمان با قابلیت حل مسائل گذرا استفاده شده است. برخلاف روش کلاسیک تراکم‌پذیر جزئی ، روش فوق با مشکلات تقریب‌های شرایط تراکم‌ناپذیری که باعث ایجاد محدودیت در گام زمانی و نوسانات نادرست در میدان جریان می‌شود، مواجه نیست. برخلاف الگوریتم تصویرسازی هیدرودینامیک ذرات هموار ، روش فوق نیازی به حل با تکرار معادله پواسون فشار ندارد و میدان فشار به‌صورت محلی از حل معادلات حاکم محاسبه می‌شود. دقت روش‌ فوق با حل یک مسأله نمونه دوبعدی جریان تراکم‌ناپذیر در مخزن هیدرواستاتیک نشان داده ‌شده است. در ادامه، اثر متقابل امواج و شناورها در جریان سطح آزاد شبیه‌سازی شده و نتایج حاصل با نتایج آزمایشگاهی و عددی موجود مقایسه شده‌اند. این مطالعه نشان می‌دهد که روش هیدرودینامیک ذرات هموار بر پایه تراکم‌پذیری مصنوعی به‌کار گرفته‌‌شده برای حل مسائل جریان تراکم‌ناپذیر سطح آزاد و اندرکنش موج-اجسام شناور از دقت و انعطاف‌پذیری خوبی برخوردار است.