شبیه‌سازی ناپایداری ریلی–تایلور (Rayleigh–Taylor) با VOF و مدل k–ω

شبیه‌سازی ناپایداری ریلی–تایلور (Rayleigh–Taylor) با VOF و مدل k–ω 

شرح مسئله
هدف این پروژه شبیه‌سازی عددی و آنالیز ناپایداری ریلی–تایلور میان دو سیال با چگالی متفاوت است. در زمان اولیه $t=0$ سیال چگال‌تر در بالای سیال سبک‌تر قرار دارد و تحت اثر گرانش، سیال سنگین به‌سوی پایین حرکت می‌کند؛ در اثر این عدم‌پایداری، ساختارهای مشخصی شامل «نوک‌تیزی‌ها (spikes)» و «حباب‌ها (bubbles)» شکل می‌گیرند، مرز فاز تغییر شکل می‌یابد و لایه‌ی اختلاط رشد می‌کند. هدف شبیه‌سازی، ثبت دقیق روند نفوذ، رشد ناپایداری و رفتار گذرا، و استخراج میدان‌های فاز، سرعت و فشار در بازه زمانی مورد بررسی است.

شبیه‌سازی عددی جریان تراکم‌پذیر اطراف ایرفویل بای‌کانوکس

شبیه‌سازی عددی جریان تراکم‌پذیر اطراف ایرفویل بای‌کانوکس

شرح مسئله

در این پروژه، جریان اطراف یک ایرفویل بای‌کانوکس (Biconvex Airfoil) با استفاده از معادلات اویلر به‌صورت عددی در MATLAB شبیه‌سازی شده است. هدف اصلی، تحلیل توزیع فشار روی سطح ایرفویل و پیش‌بینی تشکیل امواج شوک در شرایط جریان تراکم‌پذیر است. این مطالعه امکان بررسی رفتار جریان تراکم‌پذیر و اثر تغییر زاویه حمله و عدد ماخ بر شکل‌گیری شوک‌ها را فراهم می‌کند.

تحلیل عددی تأثیر جانمایی هیدروپلن‌ها بر حرکات دینامیکی زیردریایی در سه درجه آزادی

تحلیل عددی تأثیر جانمایی هیدروپلن‌ها بر حرکات دینامیکی زیردریایی در سه درجه آزادی

شرح مسئله

در این پروژه، تأثیر جانمایی و زاویه هیدروپلن‌ها (بالک‌ها) بر رفتار دینامیکی یک زیردریایی مورد بررسی عددی قرار گرفته است. هدف اصلی مطالعه، تحلیل نیروها و گشتاورهای هیدرودینامیکی ایجادشده توسط بالک‌ها و بررسی اثر آن‌ها بر حرکات رول (Roll)، پیچ (Pitch) و هیو (Heave) در شرایط سطحی و عمق پریسکوپ است. نتایج این تحلیل می‌تواند در بهبود طراحی، پایداری و مانورپذیری زیردریایی در شرایط عملیاتی مؤثر باشد.

جریان دوفازی حباب هوا در آب در زانویی با زاویه 90 درجه

شبیه‌سازی عددی جریان دوفازی حباب هوا در آب داخل زانویی ۹۰ درجه

شرح مسئله

در این پروژه، حرکت و رفتار دوفازی حباب‌های هوا در آب درون یک زانویی ۹۰ درجه به‌صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. هدف اصلی تحلیل نحوه جابه‌جایی، ادغام، تغییر شکل و تأثیر هندسه زانویی بر توزیع فازها و میدان جریان است. این مطالعه برای کاربردهایی مانند سیستم‌های انتقال آب، پمپ‌ها و خطوط لوله چندفازی اهمیت دارد.

جریان بر روی پنل سینوسی شکل با مدل LES

شبیه‌سازی جریان هوا روی پنل سینوسی با استفاده از مدل LES

شرح مسئله

در این پروژه، رفتار جریان هوا بر روی یک پنل موج‌دار به‌صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. هدف از این مطالعه، تحلیل نحوه تشکیل گردابه‌ها، جداشدگی جریان و تغییرات فشار ناشی از شکل سینوسی سطح در سرعت‌های مختلف بوده است. سرعت‌های بررسی‌شده شامل 0.36، 2 و 4 متر بر ثانیه هستند تا نحوه تغییر الگوی جریان در شرایط کم‌سرعت تا پرسرعت ارزیابی شود.

روش حجم محدود در دینامیک سیالات محاسباتی با اوپن فوم و متلب به صورت پیشرفته

The Finite Volume Method in Computational Fluid Dynamics: An Advanced Introduction with OpenFOAM® and Matlab
F. Moukalled, L. Mangani, M. Darwish

این کتاب درسی هم مبانی نظری روش حجم محدود (FVM) و هم کاربردهای آن در دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) را بررسی می کند. خوانندگان توضیح کاملی از اعداد و الگوریتم های FVM که برای شبیه سازی جریان سیال تراکم ناپذیر و قابل تراکم استفاده می شوند ، همراه با بررسی دقیق اجزای مورد نیاز برای توسعه حل کننده CFD مبتنی بر فشار کشف خواهند کرد. دو کد CFD خاص مورد بررسی قرار گرفته است. اولین مورد uFVM است ، یک کد سه بعدی CFD آکادمیک مبتنی بر فشار ساختیار نیافته، که در Matlab اجرا شده است. دوم OpenFOAM® ، که یک نرم افزار منبع باز است که در توسعه طیف وسیعی از برنامه های CFD برای شبیه سازی مشکلات جریان صنعتی استفاده می شود. این کتاب درسی با بیش از 220 مثال متعدد و بیش از صد تمرین در زمینه محاسباتی عددی، برنامه نویسی و برنامه های کاربردی FVM ، برای استفاده در دوره مقدماتی FVM ، دوره پیشرفته عددی برای برنامه نویسان CFD مناسب است.

روش های محاسباتی برای دینامیک سیالات

Computational Methods for Fluid Dynamics
Joel H. Ferziger, Milovan Peric

دینامیک سیالات محاسباتی ، که معمولاً با نام اختصاری "CFD" شناخته می شود ، هم از نظر تعداد دوره های ارائه شده در دانشگاه ها و هم از نظر تعداد محققان فعال در این زمینه ، در حال توسعه قابل توجهی است. تعدادی بسته نرم افزاری موجود است که مسائل مختلف جریان سیال را حل می کند. فراوانی کد های متن باز به کدهای مکانیک مواد نیست ، که در آن استفاده از روشهای اجزای محدود به خوبی تثبیت شده است. تأخیر را می توان با این واقعیت توضیح داد که مشکلات CFD به طور کلی مشکل تر حل می شوند. با این حال ، کدهای CFD به آرامی به عنوان ابزار طراحی توسط کاربران صنعتی پذیرفته می شوند. در حال حاضر ، کاربران CFD باید نسبتاً آگاه باشند و این مستلزم تحصیل دانش آموزان و مهندسین شاغل است. کتاب حاضر تلاشی است برای رفع این نیاز است. اعتقاد ما این است که برای کار در CFD ، نیاز به زمینه ای قوی در مکانیک سیالات و تجزیه و تحلیل عددی است. اشتباهات قابل توجهی توسط افرادی انجام شده است که برخی از آنها فاقد دانش صحیح است. بنابراین ما خواننده را تشویق می کنیم که قبل از ورود به مطالعه مطالب این کتاب ، دانش عملی در مورد این موضوعات کسب کند. از آنجا که افراد مختلف روشهای عددی را متفاوت می بینند ، و برای اینکه این اثر خود مختارتر باشد ، ما دو فصل در مورد روشهای اصلی عددی را در این کتاب گنجانده ایم. این کتاب بر اساس مطالبی است که نویسندگان در دوره های دانشگاه استنفورد ، دانشگاه ارلانگن نییرنبرگ و دانشگاه هامبورگ ارائه کرده اند.