كاربرد و مقايسه روش هاي اصلاح فشار و سرعت و شرايط مرزي در روش هيدروديناميك ذرات هموار (WCSPH)در مدل سازي عددي سه بعدي جريان سيال غيرلزج

Application and Comparison of Pressure and Velocity Correction Methods and Boundary Conditions in Weakly Compressible Smoothed Particle Hydrodynamics (WCSPH) Method for numerical modelling of 3D Inviscid Fluid Flow

در اين مقاله از روش هيدروديناميك ذرات هموار نسبتاً تراكم‌پذير (WCSPH) براي شبيه‌سازي سه بعدي جريان شكست سد در حضور مانع پايين‌دست استفاده شده است. معادلات اويلر كه حاكم بر جريان سيال غير لزج است، مورد استفاده قرار گرفته است. نوسانات شديد و غيرواقعي در ميدان فشار و سرعت ، يكي از مشكلات عمده در اين روش است. در مطالعه حاضر، اين نوسانات با استفاده از فيلتر چگالي و يك حلگر ريمن پايستار كنترل شده و نتايج حاصل از بكارگيري اين دو روش با نتايج آزمايشگاهي مقايسه شده‌اند. بعلاوه از آنجايي استفاده از لزجت مصنوعي در روش هيدروديناميك ذرات هموار متداول است ، لذا نتايج فوق با در نظر گرفتن لزجت مصنوعي در معادلات مومنتم و بدون در نظر گرفتن فيلتر چگالي مقايسه گرديده است. مقايسه اين نتايج نشان داد كه حلگر ريمن پايستار عملكرد خوبي در كنترل نوسانات ميدان فشار و سرعت داشته و در محاسبه صحيح فشار موفق عمل كرده است. در نهايت عمكرد دو شرط مرزي ديناميك و دفع‌كننده در اين مقاله بررسي شده است.

In this paper, Weakly Compressible Smoothed Particle Hydrodynamics (WCSPH) method was used to numerically simulate the three dimensional dam-break with obstacle in front of the flow. Euler equations as governing equations of inviscid fluid flow were used. Large and unphysical oscillations in pressure and velocity field are one of the most important problems in this method. In present study these oscillations were controlled by using density filter and conservative Riemann solvers, and results of these two methods were compared with experimental data. Furthermore due to common using of artificial viscosity in WCSPH method, the simulation was implemented using artificial viscosity in momentum equations without density filtering and compared with last two methods. This comparison showed that the conservative Riemann solvers could well control the oscillations in pressure and velocity field and gives correct pressure results in WCSPH method. Finally two boundary conditions called dynamic and Repulsive forces were investigated in this paper.