الگوریتم های گام زمانی تطبیقی برای حل ضمنی جریان واکنشی در محفظه احتراق موشک

محفظه های احتراق موشک از پیچیده ترین سامانه های واکنشی چند فیزیکی هستند که در آن، فرآیندهای همرفت، پخش و واکنش های شیمیایی در بازه های زمانی بسیار متفاوتی رخ می دهند. حل دقیق و پایدار معادلات ناویر استوکس واکنشی در چنین محیط هایی مستلزم استفاده از روش های عددی پیشرفته است که بتوانند سختی عددی ناشی از واکنش های سریع و گرادیان های شدید دما و فشار را کنترل کنند. در این مقاله مروری پیشرفت های اخیر در زمینه الگوریتم های گام زمانی تطبیقی ضمنی برای شبیه سازی جریان های واکنشی در محفظه های احتراق موشک بررسی و تحلیل شده است. مبانی نظری حل ضمنی و اصول تطبیق پذیری زمانی به همراه طبقه بندی الگوریتم ها بر اساس معیار دقت، پیچیدگی محاسباتی و نوع کوپل سازی صریح، ضمنی و IMEX مرور گردیده است، همچنین مطالعات عددی و تجربی اخیر در زمینه احتراق سوخت مایع و جامد نشان می دهند که روش های تطبیقی ضمنی مانند Dual Time-Stepping و IMEX-ARK با کنترل پویای خطای محلی می توانند پایداری حل گر CFD را به میزان ۵۰ تا ۷۵ درصد افزایش دهند و هزینه محاسباتی را به نصف کاهش دهند. نتایج این مرور نشان می دهد که روش های تطبیقی کلید دستیابی به شبیه سازی پایدار، دقیق و سریع جریان های واکنشی در سامانه های پیشرانش نسل جدید هستند.

کلیدواژه ها:

الگوریتم های گام زمانی ، تطبیقی ، حل ضمنی ، جریان واکنشی ، محفظه احتراق موشک ، پایداری عددی