الملخص

تعتبر محاكاة التدفق على الأجسام الانسيابيه من العمليات المهمة للعديد من المهندسين والباحثين في مجال ديناميكا الموائع. من بين الأمثلة العملية على ذلك حساب التدفق على جناح الطائرة أو حساب التدفق على شفرات التوربينات وضواغط الهواء حيث عادة ماتتم هذه الحسابات باستخدام برامج تجارية جاهزة، إلا أن هذه البرامج تباع دائما كنسخة قابلة للتشغيل ولا توجد إمكانية الإطلاع على الطرق الرياضية التي يرتكز عليها البرنامج أو تعديلها. تمت عملية بناء مولد شبكات حسابية كارتيزيه في هذه الدراسة، كما تمت عملية بناء محلل تدفق عديم الاحتكاك على الأجسام الانسيابية. مولد الشبكات الذي تم بناءه في هذه الدراسة يستند على طريقة الشعاع المرسل وذلك لتصنيف الخلايا إلى خلايا تدفق، خلايا تقع داخل الجسم، وخلايا قص. أما نقاط القص في خلايا القص فيتم تحديدها بعد أن وظفت منحنيات Bezier لتمثل شكل الجسم. معادلات الحركة تم تحويلها إلى معادلات جبرية قابلة للحل باستخدام الحاسوب عن طريق استخدام طريقة AUSM لحدود الحمل واستخدام طريقة Runge-Kutta للحدود غير المنتظمة. بعد اختبار مولد الشبكات أتضح أنه قادر على تمثيل الأشكال الإنسانية التي اختبرت على الرغم من بساطة الطريقة. محلل التدفق الذي أنشئ وطوِّر في هذه الدراسة أظهر أداءً جيداً مقارنةً مع النتائج المنشورة. العمل يجري الآن على إدخال حساسات لكي يتمكن محلل التدفق من تكييف الشبكة أثناء إجراء الحسابات.

ABSTRACT

For many engineers and researchers, the simulation of the flow field around aerodynamic shapes such as airfoils or turbine and compressor vanes is of particular interest. In these situations, the computations are almost carried out using commercial softwares that are available in the market. Nevertheless, these softwares are always provided without the source code, and hence they leave no chance for the user to modify and develop their existing algorithm. In this study, an unstructured Cartesian grid generator and flow solver was built from scratch in order to simulate inviscid flows past airfoils. In the grid generator, the ray-casting method is employed to classify the cells in the computational field to flow, body, or cut cells. In order to find the coordinates of the cut cells the surface of the given shape is represented by a set of consecutive Bezier curves. The governing equations are discretized using the AUSM scheme for the convective terms and a five-stage Runge-Kutta method for the unsteady terms. The grid generator based on the ray-casting method and Bezier curves showed good performance in representing the given geometries despite the simplicity of the method. The flow solver that is based on the AUSM scheme and Runge-Kutta method showed very good agreement when compared with the available literature. Work is now in progress to incorporate some adaptation sensors to enable the solver to adapt the grid during the solution process.