این برنامه یک نرم‌افزار منبع باز بوده که برای حل مسائل هیدرودینامیکی مربوط به سطح آزاد آب، از روش ذرات هموار هیدرودینامیکی استفاده نموده و مورد استفاده بسیاری از محققین در سرتاسر دنیا می‌باشد. با این وجود، نرم‌افزار SPHysics در کشور ما کمتر شناخته شده و به دلیل نو بودن روش­های بدون مش، نسبت به روش­های با شبکه، نیازمند مطالعات جدی راجع به آن هستیم. این نرم‌افزار قادر است تا مسائل سطح آزاد را با توابع کرنل مختلف نظیر تابع گاوسی، تابع اسپیلاین مکعبی و تابع وندلند به صورت گذرا و تراکم پذیر ضعیف حل کند. جهت حل مسائل در بازه زمان امکان استفاده از روش­های انتگرالگیری زمانی مختلف فراهم شده است. بنا به انتخاب کاربر ‌می‌­توان از روش­های انتگرالگیری سیمپلکتیک، پیش بینی و تصحیح، بیمن و ورلت بهره برد. علاوه بر این، با در نظر گرفتن سیال به صورت تراکم پذیر ضعیف یا کمی تراکم پذیر، از حل معادله پواسون فشار اجتناب می­‌گردد. این موضوع باعث کاهش چشم گیر زمان محاسباتی گردیده و برای محاسبه فشار کافی است تا از معادله حالت تایت استفاده شود. البته در صورت استفاده از معادله حالت تایت، مقادیر به دست آمده برای فشار دارای نوسانات شدیدی خواهند شد. از این رو، برای حذف نوسانات فشار استفاده از روش­های فیلتر چگالی و تصحیح فشار پیش‌بینی گردیده است. جهت مدل­سازی اثرات ویسکوزیته سه مدل مختلف در نرم افزار SPHysics قرار داده شده است که کاربر می‌­تواند با توجه به فیزیک مسئله موردنظر یکی از مدل‌­ها را انتخاب کند. در حالت اول، مدل ویسکوزیته آرام ارائه گردیده و در مدل دوم، ویسکوزیته به صورت مصنوعی در نظر گرفته خواهد شد. مدل سوم برای جریانات مغشوش قابل استفاده بوده و از ترکیب ویسکوزیته آرام و مدل توربولانسی مقیاس زیر ذره‌­ای استفاده می­‌کند. علاوه بر این، امکان به کارگیری دو نوع از شرایط مرزی در این نرم افزار وجود دارد که بنام شرایط مرزی موناگان و دالریمپل معروف هستند. درنهایت، نرم‌افزار منبع باز برای شبیه‌سازی جریان در پاشنه ترانسوم شناور پروازی مورد استفاده قرار گرفته و مشاهده شده که این نرم افزار قادر است با دقت مناسبی جریان سطح آزاد را شبیه‌سازی نماید. ذکر این نکته نیز ضروری است که حل دو بعدی و سه بعدی به صورت مجزا صورت پذیرفته و نتایج بیانگر آن است که برای شبیه سازی دقیق جریان در پاشنه ترانسوم شناور تندرو تنها حل عددی سه بعدی جوابگو خواهد بود.

آنچه در این مستند خواهید آموخت:

1- مبانی ریاضی روش ذرات هموار هیدرودینامیکی

2- فرمول بندی معادلات حاکم به روش ذرات هموار هیدرودینامیکی

3- نحوه حل معادلات حاکم در بازه زمان در نرم‌افزار SPHysics

4- روش حل معادلات توربولانسی در روش ذرات هموار هیدرودینامیکی

5- نحوه اعمال شرط مرزی دالریمپل و شرط مرزی موناگان

6- نحوه مدلسازی دینامیک متحرکهای دریایی در امواج

7- یادگیری روشهای فیلتر چگالی و تصحیح مقادیر فشار

8- نحوه پیاده سازی تمام مسائل ذکر شده در SPHysics

الزامات:

1- آشنایی اولیه با مکانیک سیالات و روشهای اویلری و لاگرانژی در دینامیک سیالات محاسباتی

2- آشنایی با زبان برنامه نویسی فرترن

3- آگاهی از مسائل هیدرودینامیکی شامل سطح آزاد

4- آشنایی با کامپایلرهای مختلف Fortran تحت ویندوز و لینوکس

5- توانایی کار با نرم افزارهای Matlab یا  paraview جهت مشاهده و  تحلیل نتایج شبیه سازی

برای مطالعه مقالات مربوط به نرم افزار های matlab و Fortran می توانید با کلیک بر روی عنوان های زیر به مقاله مربوطه هدایت شوید :

- آشنایی و راهنمای نصب نرم افزار Matlab

- آشنایی با نرم افزار Fortran

- راهنمای نصب نرم افزار Fortran