شبیه سازی عددی مستقیم جریان لزج تراکم پذیر گذر از صوت و مافوق صوت با استفاده از طرح حفظ مقدار انرژی جنبشی

مقاله حاضر به بررسی حل عددی معادلات ناویر-استوکس تراکم پذیر در حالت ناپایا و دوبعدی بر پایه روش حجم محدود با طرحی جدید می پردازد. لذا طرح حفظ مقدار انرژی جنبشی (Kinetic Energy Preserving (KEP)) برای حل میدان جریان تراکم پذیر گذر از صوت و مافوق صوت خارجی روی شبکه های خیلی ریز (تعداد مش از مرتبه عدد رینولدز) بدون نیاز به جملات اتلاف مصنوعی، حتی در محل وقوع امواج ضربه ای معرفی می گردد. لازم به ذکر است که حل میدان جریان با طرح مورد نظر در این محدوده از سرعت، برای اولین بار ارائه می شود. لذا با انفصال معادلات حاکم براساس طرح KEP و حذف اثرات اتلافی، شبیه سازی عددی مستقیم (Direct Numerical Simulation) جریان امکان پذیر می گردد. نتایج به دست آمده از این حل، برای جریان مافوق صوت روی صفحه تخت و جریان گذر از صوت روی ایرفویل در اعداد رینولدز پایین نشان می دهد که روش KEP قادر است بدون هیچ اتلاف مصنوعی حتی در نواحی با امواج ضربه ای، حلی پایدار و غیرنوسانی ارائه دهد. بنابراین می توان از روش KEP به منظور شبیه سازی عددی مستقیم جریان های آشفته (بدون نیاز به هیچ گونه مدل سازی پدیده آشفتگی) بهره برد.