شبيه سازي جريان تراكم پذير چند ماده به كمك توسعه هيدروكد دوبعدي

Simulation of compressible multimaterial flow by 2D hydrodynamic code

شبيه سازي عددي جريان هاي چنده ماده‌اي و يا چند فازي، از جمله مساﺋل بسيار چالش برانگير در ميان محققين ديناميك سيالات محاسباتي مي‌باشد. مهم ترين مشكل پيشرو در شبيه‌سازي چنين جريان هايي بوجود آمدن نوساناتي مجازي و ناخواسته در سطوح مشترك و در نتيجه ورود خطا در محاسبات عددي مي‌باشد كه از بين بردن چنين نوساناتي نيازمند بكارگيري الگوريتم‌هاي نسبتا پيچيده عددي مي‌باشد. در كار حاضر، براي شبيه‌سازي جريان تراكم‌پذير با صرف نظر از پديده‌هاي انتقال مولكولي از معادلات اولر و حلگر ريمن HLLC و براي تعقيب سطح مشترك دو سيال از الگوريتم لول ست استفاده شد. همچنين براي از بين بردن نوسانات مجازي در فرايند حل عددي، از يك الگوريتم عددي تصحيح شار با قابليت توسعه بالا، دقت مناسب و هزينه محساباتي پايين كه توسط ابگرال و كارني معرفي شده است، مورد استفاده قرار گرفته است. در كار حاضر الگوريتم نامبرده در حالت دو بعدي توسعه داده شده است. حلگر توسعه داده شده، به كمك چند مسئله استاندارد يك و دو بعدي مورد ارزيابي قرار گرفته است. در انتها از كد توسعه داده شده براي شبيه‌سازي مسئله‌ي دو بعدي شاك حباب دو ماده‌اي (هوا- هليوم) استفاده شده است. بررسي‌هاي به عمل آمده حاكي از هزينه محاسباتي پايين كد توسعه داده شده و دقت بالاي نتايج بدست آمده مي‌باشد.

Numerical simulation of multi material or multi-phase flows are one of the most challenging problems between computational fluid dynamics researches. The main difficulty of these problems is producing some unexpected and non-physical oscillation at material interface which causes entering some error in to computation domain. For eliminating this source of error, many sophisticated algorithm have been proposed recently. By neglecting diffusion processes, Euler equations and HLLC reimann solver are applied. In addition, Level set algorithm is implemented to track interferences between two materials. An accurate, easily developed and low computation cost algorithm, proposed by Abgrall and Karni, is used to prevent generating the oscillations in the interfaces. In the current work, the algorithm is developed to 2 dimensional algorithm. Afterwards, the result of 1 and 2 dimensional code are evaluated to verify the developed algorithm by some standard problems such as sod problem. Finally, shock –bubble (Air – Helium) interaction problem is simulated to investigate the effect of the algorithm in 2 dimensional simulation. The comparison shows that the code and its result have very good accuracy with very low computational cost.