شبيه ‌سازي سقوط قطره و برخورد آن به سطح مايع و جامد با استفاده از روش SPH تراكم‌ناپذير

شبيه ‌سازي سقوط قطره و برخورد آن به سطح مايع و جامد با استفاده از روش SPH تراكم‌ناپذير

روش هیدرودینامیك ذرات روان(SPH) یكی از روش‌های با دیدگاه لاگرانژی است كه بطور گسترده برای شبیه‌سازی جریان‌های با سطح آزاد و یا تغییر شكل زیاد بكار می‌رود. در این پژوهش شبیه‌سازی برخورد قطره با سطح مایع و جامد با استفاده از روش SPH تراكم‌‌ناپذیر انجام شده است، كه در آن مشكلات مربوط به روش SPH استاندارد از قبیل نوسانات میزان فشار، چگالی و گام زمانی بسیار كوچك مرتفع شده است. در این شبیه‌سازی به منظور تشخیص ذزات سطح آزاد، از نقص تابع كرنل در مرز سطح آزاد به عنوان یك فاكتور كلیدی استفاده شده است. با محاسبه‌ی دیورژانس موقعیت ذرات، مقدار دیورژانس ذرات سطح در یك محدوده خاص در حدود 1.5 قرار داشته و براحتی می توان ذرات سطح را شناسایی كرد. در این شبیه‌سازی مكانیسم تغییر شكل قطره در حین برخورد با سطح مایع در زمان‌های مختلف نشان داده شده است، كه تطابق خوبی با نتایج بدست آمده از روش VOF دارد.

Smoothed Particle Hydrodynamics(SPH) is one of the Lagrangian approach method that used widely for simulating surface flow and large deformation. In this paper, simulation of droplet impact to the liquid and solid surface has been investigated by Incompressible SPH. Some problems such as fluctuation of pressure, density and using small time step in weakly compressible SPH method have been resolved by using Incompressible SPH. In this investigation, the truncated kernel function at the surface has been used an important factor to identification of free surface particles. In fact, the amount of the divergence of the surface particles position is about 1.5, so with implementing this method, the surface particles are easily detected. The deformation mechanism of droplet impact to the liquid and solid surfaces has been studied in different time steps. The result of this work has good agreement with the result of Volume of Fluid(VOF) method.