مدل‌سازي لاگرانژي سه بعدي جريانهاي تراكم ناپذير لزج و غيرلزج با استفاده از حلگرهاي ريمن پايستار و ناپايستار و اصلاح چگالي

در اين مقاله، شبيه‌سازي سه بعدي جريان به صورت لاگرانژي با روش هيدروديناميك ذرات هموار نسبتاً تراكم‌پذير انجام شده است. از معادلات ناويراستوكس و معادلات اويلر به عنوان معادلات مومنتوم به ترتيب براي جريان لزج و غيرلزج استفاده شد. جريان در سه حالت غيرلزج، لزجت مصنوعي و لزجت لايه اي همراه با مدل آشفتگي SPS مدل‌سازي شده است. گرچه روش لاگرانژي فوق براي مدل‌سازي سطوح آزاد مناسب است اما نوسانات شديد و غيرواقعي در ميدان فشار و سرعت، يكي از مشكلات عمده در اين روش است. در اين مقاله، اثر استفاده از فيلتر چگالي و حلگرهاي ريمن پايستار و ناپايستار بر نوسانات ميدان فشار و سرعت تحقيق شده و نوآوري آن ارائه تركيبي مناسب از موارد فوق براي اصلاح اين نوسانات و درنتيجه بالا رفتن دقت نتايج نيروي برخورد است. فيلتر چگالي در حالت‌هاي جريان با لزجت مصنوعي و لزجت لايه اي با آشفتگي استفاده شده است. ريمن پايستار براي جريان غير لزج و ريمن ناپايستار براي جريان با لزجت لايه‌اي و آشفته بكار رفته‌اند. به علاوه اصلاح گراديان كرنل نيز در كنار ريمن ناپايستار استفاده شده است. مقايسه اين نتايج نشان داد كه حلگر ريمن در حالت پايستار و ناپايستار به علت تصحيح فشار و سرعت عملكرد خوبي در كنترل نوسانات ميدان فشار و سرعت داشته است. اما استفاده از فيلتر چگالي كه به طور غير مستقيم و تنها فشار را تصحيح مي‌كند، نتايج قانع كننده اي نداشت. در نهايت معتبر سازي نتايج سطح آزاد نيز با بهترين روش از لحاظ نتايج فشار و سرعت انجام شد.