بررسی دینامیک قطره با یک متد جدید تک فازی csf در روش محاسباتی بدون شبکه sph

روش sph یکی از پرکاربردترین روشهای عددی بدون شبکه در مدلسازی های دینامیک سیالات محاسباتی می باشد که به سادگی میتواند جریانهای دارای سطح آزاد را مدل کند. با توجه به اهمیت کشش سطحی در اکثر کاربردهای مهندسی و قابلیت روش sph در مدلسازی سطح آزاد، در این پژوهش یک روش جدید تک فازی اعمال کشش سطحی معرفی شده است. بر خلاف مدلسازیهای زمانبر چند فازی، در این روش نیازی به در نظر گرفتن فاز سبکتر نیست، که در نتیجه سبب کاهش بسزای زمان حل میشود. برای بدست آوردن خصوصیات سطح، همانند بردار عمود بر سطح و انحنای سطح که در محاسبهی نیروی کشش سطحی مورد نیاز اند، از ذرات مجازی در کنار سطح آزاد استفاده شده است. همچنین به منظور کاهش هرچه بیشتر خطاهای ناشی از ناقص شدن دامنه‎ی موثر، از چند تصحیح تابع کرنل استفاده شده است. این روش برای مدلسازی چند مساله ی معیار کشش سطحی مانند تغییر شکل و نوسانات یک قطره مربعی، برخورد هم‎راستا و غیر هم‎راستای دو قطره دایروی و برخورد قطره با یک حوضچه به کار رفته است و نتایج آنها با نتایج حاصل از حل تحلیلی معادله لاپلاس برای فشار، نتایج تجربی و روش مبتنی بر شبکه ی حجم سیال مقایسه شده اند و تطابق خوبی میان این روشها مشاهده شده است. همچنین نشان داده شده است که روش پیشنهاد شده، در مدلسازی دینامیک قطره حدود 20 برابر سریع تر از روش مبتنی بر شبکه ی حجم سیال می‎باشد.