Ożywione oddziaływanie między ciałami stałymi i płynami
Bez względu na to, czy chodzi o zapłon kapsuły do inercyjnej syntezy plazmy czy mechanikę supernowych, symulacja ruchu płynów nigdy nie jest prosta. Ciecze i gazy oddziałują ze sobą oraz z materiałami stałymi. Ponadto, oddziaływania te mogą zachodzić w wysokim ciśnieniu i temperaturach. W celu symulacji oddziaływania między płynami i ciałami stałymi naukowcy podjęli pracę nad kodem CFD open-source o nazwie girdap, który stworzono w ramach projektu CART3DADAPT (Marker-based, 3-D adaptive Cartesian grid method for multiphase flow around irregular geometries) z myślą o badaczach i wykładowcach. Nowy kod CFD oferuje elementy budulcowe do symulacji numerycznych złożonych równań dynamiki płynów, na przykład równań Naviera-Stokesa. Opracowano go w taki sposób, aby wyeliminować czasochłonne programowanie podczas tworzenia nowych algorytmów numerycznych, ale jednocześnie aby był wystarczająco prosty, by umożliwić nauczanie studentów. W girdap połączono dwie różne techniki umożliwiające obliczanie symulacji numerycznych na siatce. Siatka nieruchoma (Eulera) stosowana jest do rozwiązywania pola przepływu, natomiast powierzchnia ruchoma (Lagrange'a) modyfikuje siatki, aby odpowiadała granicy między fazą płynu i powietrza oraz ciała stałego. Niezależne, ale powiązane ze sobą układy siatek, które wspólnie umożliwiają rozwiązywanie pola prądu oraz analizowanie granic cieczy i ciał stałych, mogą posłużyć do stworzenia skutecznego symulatora cieczy. Jednocześnie, zautomatyzowane uszczegółowianie i uogólnianie siatki oparte na polu rozwiązania pozwalają na uzyskanie wysoce dokładnych symulacji płynów. Kod CART3DADAPT jest dostępny bezpłatnie na stronie Github, dzięki czemu przyczynia się do rozwoju symulacji numerycznych oddziaływań między płynami i ciałami stałymi.
Słowa kluczowe
Przepływ płynu, kod CFD, girdap, CART3DADAPT, symulacje numeryczne, równania Naviera-Stokesa
