توسعه روش نیمه‌ضمنی ذرات متحرک (mps) به منظور بهبود شبیه‌سازی جریان‌های سطح آزاد با شرایط مرزی باز

روش­های نیمه­ضمنی ذرات متحرک (mps) و هیدرودینامیک ذرات هموار (sph) از مشهورترین روش‌های ذرات بدون شبکه (لاگرانژی) هستند که توجه محققان را در مسائل کاربردی با تغییرشکل‌های بزرگ و ناپیوستگی جریان به خود جلب کرده­اند. هدف از این پژوهش، توسعه و بهبود شبیه­سازی جریان با مرزهای باز با استفاده از مدل جدید ­نیمه ضمنی ذرات متحرک با تراکم­پذیری ضعیف (wcmps) است. در بیشتر مطالعات انجام گرفته در زمینه روش‌های لاگرانژی، مدل‌های مورد نظر دارای شرایط مرزی بسته می‌باشند. لذا در این پژوهش، با به­کارگیری روش بازیافت ذرات در مرزهای ورودی و خروجی، به توسعه و بهبود این مدل در شبیه­سازی مدل‌های کاربردی با شرایط مرزی باز پرداخته شده و الگوریتم جدیدی برای شرایط مرزی ورودی و خروجی توسعه داده شده است. این الگوریتم نه‌تنها شرایط مرزهای ورودی و خروجی را بهبود می‌دهد، بلکه نوسانات فشار در مرزها را نیز کاهش می‌دهد. همچنین در این تحقیق برای پیش‌بینی بهتر سرعت در نزدیکی مرز، قانون لگاریتمی استاندارد دیوار برای ذرات سیال در مجاورت مرزهای جامد توسعه داده شده است. در ادامه، به منظور ارزیابی روش و مدل پیشنهادی برنامه­نویسی شده با زبان c، مساله شناخته شده و پرکاربرد جریان روی بستر خمیده نامتقارن، و سرریز اوجی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بررسی­ها و مقایسه با نتایج آزمایشگاهی نشان می­دهد که مدل پیشنهادی قابلیت و کارایی بالایی در مدل­سازی جریان‌های با سطح آزاد با شرایط مرزی باز دارد.