Interazione animata tra solidi e liquidi
Sia che si tratti dell’accensione della capsula di fusione-confinamento inerziale o della meccanica relativa alle supernove, la simulazione del moto dei fluidi è tutt’altro che semplice. I fluidi e i gas interagiscono tra di loro e con i materiali solidi. Inoltre, queste interazioni possono verificarsi a pressioni e temperature elevate. Per simulare l’interazione tra fluidi e materiali solidi, gli scienziati hanno lavorato su un codice CFD open-source. Girdap è stato sviluppato all’interno del progetto CART3DADAPT (Marker-based, 3-D adaptive Cartesian grid method for multiphase flow around irregular geometries) per ricercatori e docenti. Il nuovo codice di CFD fornisce le basi per le simulazioni numeriche di complesse equazioni di fluidodinamica, come le equazioni di Navier-Stokes. È stato progettato per evitare dettagli di programmazione che richiedono molto tempo durante lo sviluppo di nuovi algoritmi numerici, ma è anche abbastanza semplice da insegnare gli algoritmi esistenti agli studenti. Con il linguaggio girdap, sono state combinate due diverse tecniche che consentono il calcolo di simulazioni numeriche su una griglia. Viene applicata una griglia stazionaria (Euleriana) per risolvere il campo di moto, mentre le reti superficiali in moto (Lagrangiana) modificano la griglia in modo tale che questa corrisponda all’interfaccia fluido-aria e ai confini solidi. Le disposizioni delle reti indipendenti ma collegate sono state combinate per risolvere il flusso del fluido, l’interfaccia fluida e i confini solidi, promettendo un simulatore di fluidi efficace. D’altra parte, l’affinamento automatizzato della rete e l’ingrossamento basato sul campo di soluzione assicurano un’elevata precisione delle simulazioni dei fluidi. Il codice CART3DADAPT è liberamente disponibile al sito Github per migliorare la ricerca in ambito di simulazioni numeriche delle interazioni fluido-solido.
Parole chiave
Flusso di fluidi, codice CFD, girdap, CART3DADAPT, simulazioni numeriche, equazioni di Navier-Stokes
