مدل‌سازي رتبه ‌كاسته جريان غير‌دايم كاويتاسيون جزيي با استفاده از روش المان مرزي

Reduced-Order modeling of unsteady partial cavity flows using the boundary element method

در اين مقاله يك روش رتبه كاسته كارا براي پيش‌بيني رفتار جريان غيردايم كاويتاسيون جزيي ارايه شده‌ است. در اين راستا جريان پتانسيل غير‌دايم همراه با كاويتي با استفاده از روش المان‌مرزي تحليل ‌شده‌ است. كاويتاسيون جزيي بر اساس روش غيرخطي جزيي با شبكه ثابت همراه با برخي اصلاحات مدل ‌شده‌ است. روش رتبه كاسته ارايه شده بر مبناي مقادير ويژه مي‌باشد. به اين منظور، الگوريتم تكراري محاسبه مرز كاويتي كه به صورت متداول براي تعيين مرزهاي كاويتي مورد استفاده قرار مي‌گيرد، به طور بهينه‌اي حذف شده‌ است. بر پايه اين روش‌ها، تحليل ويژه و مدل‌‌سازي ‌رتبه كاسته جريان غير‌دايم بر روي ناكا 006-16 انجام گرفته‌ است. دقت و كارايي مدل ارايه شده با بررسي حالت‌هاي مختلف مورد تحليل و بررسي قرار گرفته‌ است. مقايسه نتايج بين الگوريتم پيشنهادي و روش‌هاي متداول بيانگر كاركرد روش پيشنهادي با دقت مطلوب است. در نهايت نشان داده شده كه مدل رتبه كاسته پيشنهادي از لحاظ زمان محاسباتي بسيار بهينه‌تر از روش متداول در تحليل جريان غير‌دايم كاويتاسيون جزيي بر روي هيدروفويل‌ها عمل مي‌كند.

An efficient reduced-order modeling (ROM) approach to predict unsteady behavior of partial cavity flows is proposed. The unsteady potential flow along with the cavity effects is analyzed using the boundary element method (BEM). Partial cavity flow is modeled based on the partially non-linear model without re-gridding with some modification. Proposed reduced-order model (PROM) is based on the fluid eigenmodes. The spatial iterative scheme that is usually used to determine the cavity extent is efficiently removed in order to construct the flow eigensystem. Eigenanalysis and reduced-order modeling of unsteady flows over a NACA 16-006 section are performed using the proposed reduced-order modeling approach. Numerical examples are presented to demonstrate the accuracy of the proposed method. Comparison between the obtained results of the proposed method and those of conventional ones indicates that the present algorithm works well with sufficient accuracy. Finally, it is shown that the proposed method is computationally more efficient than the conventional one for unsteady sheet cavitation analysis on hydrofoils.