به كارگيري روش گام جزيي در شبيه سازي سطح آزاد

جريان سه بعدي سيال با سطح آزاد، در بسياري از مسايل عملي كاربرد داشته و از اين رو، همواره موضوع كارهاي تحقيقاتي در زمينه ديناميك سيالات محاسباتي بوده است. مدلسازي عددي چنين جرياني در شرايطي كه تغيير شكل سطح آزاد بزرگ و پيچيده بوده و اختلاف خواص دو سيال نيز زياد باشد، نيازمند دقت كافي در رويه هاي عددي حل است. اين مقاله بر اساس رويكرد حجمي مدلسازي سطح آزاد به حل معادله انتقال نسبت حجمي دو سيال مي پردازد. در گسسته سازي اين معادله از يك طرح تركيبي بالا مرتبه استفاده شده است، تا منطقه انتقال دو فاز سيال )براي مثال آب و هوا( در عرض يك سلول محاسباتي قرار گرفته و به علاوه، شكل سطح آزاد نيز حفظ شود. روش گام جزيي به منظور كوپل كردن ميدان سرعت و فشار و به بيان ديگر، حل معادلات ناوير - استوكس و پيوستگي انتخاب شده است. اين روش به خلاف روشهاي مشابه، با يك بار حل كردن معادلات در هر گام زماني، مقادير دقيق ميدان سرعت و فشار را تعيين مي كند. البته ايجاد چنين رويه عدديي، به ملاحظات خاصي در برخي محاسبات و انتخاب طرحهاي گسسته سازي نياز دارد كه در اين مقاله به آنها اشاره شده است. در انتها با مدلسازي ناپايداري رايلي – تيلور و شكست ستون سيال درون يك مخزن در حالت و سه بعدي، نتايج عددي و كارهاي تجربي و عددي مشابه مقايسه شده و بدين ترتيب صحت و دقت نرم افزار تهيه شده بر اساس الگوريتم عددي مورد بحث، تعيين شده است.