ديناميكا موائع حسابية

قالب:فيزياء حاسوبية ديناميكا الـمــوائع الـحــسابية (د م ح), أو حــركيات الـمــوائع الـحــسابية (ح م ح) هي أحدي فروع ميكانيكا الموائع التي تستخدم الطرق العددية والخوارزيمات لحل المسائل التي تتضمن سريان الموائع, وتحليل نتائج المحاكاة. يتم استخدام الحواسيب لإجراء ملايين الحسابات اللازمة لمحاكاة التفاعل والتأثير المتبادل بين الموائع والأسطح المختلفة والتي تعرف بالشروط الحدودية (Boundary Conditions). وبالرغم من استخدام الحواسيب الفائقة (supercomputer) ذات السرعة العالية, فإن ما يتم الوصول إليه ليس سوى حلول تقريبية حالات عديدة. وينصب البحث علي زيادة سرعة الحسابات وزيادة دقة الحلول العددية مقارنة بالنتائج المعملية, ومن المسائل التي يتم التركيز عليهاهى السريان المتجاوز صوتياً (transonic flow), والسريان المضطرب.

التثبت (validation) الأولي من البرمجيات يكون غالباً بالمقارنة بالنتئج المعلمية باستخدام أنفاق الرياح(Wind Tunnels), ثم يتم الثبوت النهائي عن طريق القياسات المأخوذة من اختبارات الطيران, بالإضافة إلي اللجوء إلي التحقق (verification) للنتائج العددية مع النظريات الفيزيائية المناسبة للحالة قيد الدراسة.

الخلفية والتاريخ

محاكاة الحاسوب لسريان عالي السرعة للهواء علي سطح مكوك فضاء أثناء دخوله الغلاف الجوي

محاكاة للمركبة النفاثة الصدمية ذات الاحتراق الفوق صوتي (النفاثة الحفص-صدمية) (scramjet) في سرعة ذات ماخ 7

تتأسس معظم مسائل (د م ح) علي حل معادلات نافيير-ستوكس, والتي تحدد سريان المائع في حالته الغازية أو السائلة. يمكن أن تبسط بإزالة الحدود الخاصة باللزوجة, وذلك يؤدي معادلات أويلر. مع الكثير من التبسيط بإزالة الحدود الدالة علي الدوامية سوف يتم الحصول علي معادلات السريان الكامن(Potential Flow). و أيضاً يمكن إخطاط معادلات أويلر للحصول علي معادلات أويلر الخطية (linearized Euler Equations). أيضاً يمكن إخطاط معادلات السريان الكامن للحصول علي معادلات معادلات السريان الكامن الخطية.

و قد تم استخدام الطرق العددية لحل سريان الموائع في المعدلات السريان الكامن الخطية. و في الثلاثينيات من القرن العشرين تم استحداث الطرق العددية لحل معادلات السريان الكامن ثنائى البعــد (2د) باستخدام الإسقاط التشكيلي (Conformal Mapping) للسريان حول الجنيح (Airfoil) وغيرها من الأشكال الانسيابية, إلى السريان حول أسطوانة, ومع تزايد الإمكانيات الحاسوبية, تم التطوير إلى الطرق العددية ثلاثية الأبعاد (3د).