شبیه‌سازی عددی مستقیم جریان لزج تراکم‌پذیر گذر از صوت و مافوق صوت با استفاده از طرح حفظ مقدار انرژی جنبشی

Abstract

مقالۀ حاضر به بررسی حل عددی معادلات ناویر-استوکس تراکم‌پذیر در حالت ناپایا و دوبعدی بر پایۀ روش حجم محدود با طرحی جدید می پردازد. لذا طرح حفظ مقدار انرژی جنبشی (Kinetic Energy Preserving (KEP)) برای حل میدان جریان تراکم‌پذیر گذر از صوت و مافوق صوت خارجی روی شبکه های خیلی ریز (تعداد مش از مرتبۀ عدد رینولدز) بدون نیاز به جملات اتلاف مصنوعی، حتی در محل وقوع امواج ضربه‌ای معرفی می گردد. لازم به ذکر است که حل میدان جریان با طرح مورد نظر در این محدوده از سرعت، برای اولین بار ارائه می شود. لذا با انفصال معادلات حاکم براساس طرح KEP و حذف اثرات اتلافی، شبیه‌سازی عددی مستقیم (Direct Numerical Simulation) جریان امکان‌پذیر می‌گردد. نتایج به‌دست آمده از این حل، برای جریان مافوق صوت روی صفحۀ تخت و جریان گذر از صوت روی ایرفویل در اعداد رینولدز پایین نشان می دهد که روش KEP قادر است بدون هیچ اتلاف مصنوعی حتی در نواحی با امواج ضربه‌ای، حلی پایدار و غیرنوسانی ارائه دهد. بنابراین می توان از روش KEP به‌منظور شبیه‌سازی عددی مستقیم جریان های آشفته (بدون نیاز به هیچ‌گونه مدل سازی پدیدۀ آشفتگی) بهره برد.

Keywords

• جریان لزج تراکم‌پذیر
• روش حجم محدود
• شبیه‌سازی عددی مستقیم
• حفظ مقدار انرژی جنبشی