شبیه سازی دینامیک سیالات محاسباتی موج انفجار در نرم افزار اپن فوم: بررسی اثر حلگر و معادله حالت بر دقت نتایج

روش های عددی  به عنوان یکی از زیر شاخه های مدل های نظری می توانند رفتار مواد پرانرژی را با دقت مناسب و به دور از محدودیت های آزمایشات تجربی پیش بینی نمایند. در این مطالعه، از ابزار دینامیک سیالات محاسباتی برای پیشبینی عملکرد موج انفجار در حضور موانع هندسی استفاده شده است. شبیه سازی ها با دو حلگر توسعه یافته سونیکفوم (extendedsonicfoam) و بلست فوم(blastfoam) از ماژول تکنولوژی متن باز اپن فوم (openfoam) انجام شده و برای افزایش دقت نتایج، از مدل آشفتگی شبیهسازی گردابههای بزرگ استفاده شده است. علاوه بر معادله حالت گاز کامل، از معادله حالت نیمه تجربی بی-کا-دبلیو (bkw) که یک معادله حالت کامل است و وابستگی صریح به دما دارد برای ارتباط میان پارامترهای مختلف ترمودینامیکی استفاده شده است. برای ثبت سیگنالهای فشارزمان حسگرهای متعددی در بالا دست منفجره قرار گرفته و برای اعتبارسنجی نتایج نیز از داده ­های تجربی گزارش شده در منابع استفاده شده است. میزان خطا در شبیه سازیهای انجام شده برای پارامترهای مختلف موج انفجار حداکثر 12/29% بدست آمده است. میزان انحراف از استاندارد برای نتایج حل عددی با معادله حالت گاز کامل نسبت به گاز حقیقی بیشتر بوده و حلگر بلستفوم پارامترهای مهم ماکزیمم اضافه فشار فاز مثبت، زمان رسیدن موج و ایمپالس فاز مثبت را که از مشخصه های تعیین کننده موج انفجار می باشند را با خطای کمتری نسبت به حلگر توسعه یافته سونیکفوم پیش بینی کرده است. 

computational fluid dynamics simulation of blast wave using openfoam: the effect of solver and equation of state on the results accuracy

numerical methods as one of the subcategories of theoretical models can predict the behavior of energetic materials with appropriate accuracy and away of experimental tests limitations. in this investigation, computational fluid dynamics tool has been used to predict the blast wave propagation with consideration of geometrical obstacles. two solvers (extendedsonicfoam and blastfoam) from the open source technology module, openfoam  have been used for simulations and to enhance confirmation with reality, large eddy simulation method was employed for turbulence modeling. in addition to the ideal gas equation of state (eos), the bkw eos, which is a complete eos with an explicit temperature dependence, have been used to correlate the various thermodynamic parameters. several gauges were positioned to record the pressure-time signals and the experimental data reported in the resources were used for validation. it should be noted that the maximum error of simulations was 12.29% for different blast wave parameters. deviation from standard for ideal gas numerical results was greater than that of real gas assumption and blastfoam solver has been predicted maximum positive phase overpressure, arrival time and positive phase impulse, which are the important parameters of blast wave, with less error in comparison to extendedsonicfoam solver.