جستجو در:
دوره 22، شماره 12 - ( آذر 1401 )
جلد 22 شماره 12 صفحات 757-747 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Noorpoor Z, Tavangar Roosta S, soury H, Hosseini S G. Computational Fluid Dynamics Simulation of Blast Wave Using OpenFOAM: the Effect of Solver and Equation of State on the Results Accuracy. Modares Mechanical Engineering 2022; 22 (12) :747-757
URL: http://mme.modares.ac.ir/article-15-61108-fa.html
URL: http://mme.modares.ac.ir/article-15-61108-fa.html
نورپور زینب، توانگر روستا سعید، سوری حسین، حسینی سید قربان. شبیه سازی دینامیک سیالات محاسباتی موج انفجار در نرم افزار اپن فوم: بررسی اثر حلگر و معادله حالت بر دقت نتایج. مهندسی مکانیک مدرس. 1401; 22 (12) :747-757
زینب نورپور1 
، سعید توانگر روستا* 2، حسین سوری1 ، سید قربان حسینی1
، سعید توانگر روستا* 2، حسین سوری1 ، سید قربان حسینی1
1- دانشگاه صنعتی مالک اشتر
2- دانشگاه صنعتی مالک اشتر ،stavangar@mut.ac.ir
2- دانشگاه صنعتی مالک اشتر ،
چکیده: (1778 مشاهده)
روش های عددی به عنوان یکی از زیر شاخه های مدل های نظری می توانند رفتار مواد پرانرژی را با دقت مناسب و به دور از محدودیت های آزمایشات تجربی پیش بینی نمایند. در این مطالعه، از ابزار دینامیک سیالات محاسباتی برای پیش بینی عملکرد موج انفجار در حضور موانع هندسی استفاده شده است. شبیه سازی ها با دو حلگر توسعه یافته سونیک فوم (extendedSonicFoam) و بلست فوم(blastFoam) از ماژول تکنولوژی متن باز اپن فوم (OpenFOAM) انجام شده و برای افزایش دقت نتایج، از مدل آشفتگی شبیه سازی گردابه های بزرگ استفاده شده است. علاوه بر معادله حالت گاز کامل، از معادله حالت نیمه تجربی بی-کا-دبلیو (BKW) که یک معادله حالت کامل است و وابستگی صریح به دما دارد برای ارتباط میان پارامترهای مختلف ترمودینامیکی استفاده شده است. برای ثبت سیگنال های فشار- زمان حسگرهای متعددی در بالا دست منفجره قرار گرفته و برای اعتبارسنجی نتایج نیز از داده های تجربی گزارش شده در منابع استفاده شده است. میزان خطا در شبیه سازی های انجام شده برای پارامترهای مختلف موج انفجار حداکثر 12/29% بدست آمده است. میزان انحراف از استاندارد برای نتایج حل عددی با معادله حالت گاز کامل نسبت به گاز حقیقی بیشتر بوده و حلگر بلست فوم پارامترهای مهم ماکزیمم اضافه فشار فاز مثبت، زمان رسیدن موج و ایمپالس فاز مثبت را که از مشخصه های تعیین کننده موج انفجار می باشند را با خطای کمتری نسبت به حلگر توسعه یافته سونیک فوم پیش بینی کرده است.
نوع مقاله: پژوهشی اصیل |
موضوع مقاله:
دینامیک سیالات محاسباتی
دریافت: 1401/2/5 | پذیرش: 1401/6/18 | انتشار: 1401/9/10
دریافت: 1401/2/5 | پذیرش: 1401/6/18 | انتشار: 1401/9/10
فهرست منابع
1. [1] J.S. Puttock, M.R. Yardley, T.M. Cresswell, Prediction of vapour cloud explosions using the SCOPE model. Journal of Loss prevention in the Process Industries, Vol. 13, No. 3-5, pp. 419-31, 2000. [DOI:10.1016/S0950-4230(99)00045-5]
2. [2] R.S. Cant, W.N. Dawes, A.M. Savill, Advanced CFD and modeling of accidental explosions. Annual Review of Fluid Mechanics, Vol. 21, No. 36, pp. 97-119, 2004. [DOI:10.1146/annurev.fluid.36.050802.121948]
3. [3] O. Mahian, L. Kolsi, M, Amani, P. Estellé, G. Ahmadi, C. Kleinstreuer, J.S. Marshall, M. Siavashi, R.A. Taylor, H. Niazmand, S. Wongwises, Recent advances in modeling and simulation of nanofluid flows-Part I: Fundamentals and theory. Physics reports, pp. 1-48. 2019. [DOI:10.1016/j.physrep.2018.11.004]
4. [4] N.N. Kleinschmit, A shock tube technique for blast wave simulation and studies of flow structure interactions in shock tube blast experiments. Engineering Mechanics Dissertations & Theses. 2011.
5. [5] S. Sklavounos, F. Rigas, Validation of turbulence models in heavy gas dispersion over obstacles. Journal of hazardous materials,Vol. 108, No. 2, pp. 9-20, 2004. [DOI:10.1016/j.jhazmat.2004.01.005]
6. [6] F. Rigas, S. Sklavounos, Experimentally validated 3-D simulation of shock waves generated by dense explosives in confined complex geometries. Journal of hazardous materials, Vol. 21, No. 3, pp. 23-30, 2005. [DOI:10.1016/j.jhazmat.2005.01.031]
7. [7] S. Sklavounos, F. Rigas, Computer simulation of shock waves transmission in obstructed terrains. Journal of Loss Prevention in the Process Industries, Vol. 17, No. 6, pp. 407-17, 2004. [DOI:10.1016/j.jlp.2004.07.005]
8. [8] I.G. Cullis, N. Nikiforakis, P. Frankl, P. Blakely, P. Bennett, Greenwood, Simulating geometrically complex blast scenarios, Defence technology, Vol. 12, No. 2, pp. 134-46, 2016. [DOI:10.1016/j.dt.2016.01.005]
9. [9] T.H. Karimi, M. Nikkhah, Numerical Modeling of Damage Caused by Internal Explosion on the Tunnel Concrete Lining. Journal of energetic materials, Vol, 15, No. 45, pp. 39-45, 2020.
10. [10] X. Zhang, Y. Ding, Y. Shi, Numerical simulation of far-field blast loads arising from large TNT equivalent explosives. Journal of Loss Prevention in the Process Industries, Vol 70, p. 104432, 2021. [DOI:10.1016/j.jlp.2021.104432]
11. [11] Z. Noorpoor, S. Tavangar, H. Soury, S.G. Hosseini, A Computational Fluid Dynamics approach for air blast propagation using OpenFOAM and Becker-Kistiakowsky-Wilson equation of state. Heliyon. , Vol, 6, No. 12, p. e05852, 2020. [DOI:10.1016/j.heliyon.2020.e05852]
12. [12] S. Kuang, Z. Li, A. Yu, Review on modeling and simulation of blast furnace. Steel research international, Vol, 89, No. 1, p.1700071, 2018. [DOI:10.1002/srin.201700071]
13. [13] Y. Sugiyama, T. Homae, Wakabayashi K, Matsumura T, Nakayama Y. Numerical simulations on the attenuation effect of a barrier material on a blast wave. Journal of Loss Prevention in the Process Industries, Vol, 1, No. 32, pp.135-43, 2014. [DOI:10.1016/j.jlp.2014.08.007]
14. [14] J. Heylmun, P. Vonk, T. Brewer, blastFoam 6.0 User Guide. Synthetik Applied Technologies, LLC, 2022.
15. [15] T. Brewer, J. Heylmun, P. Vonk, Employment of the Open-source Airblast Solver blastFoam to Support the Super Heavy Improvised Explosive Loading Demonstration (SHIELD) Test Program. presented at the ISIEMS, USA, 2019.
16. [16] D. Stephens, P. Vonk, T. Brewer, Validation of Open-source Airblast Solver (blastFoam) in an Urban Environment. presented at the MABS, Hague, Netherlands, 2018.
17. [17] P. Vonk, A New OpenFOAM Solver for Compressible Multi-Fluid Flow with Application to High-Explosive Detonation. presented at the OpenFOAM Users Conference, Cologne, Germany, 2016.
18. [18] P. Vonk, T. Brewer, A New OpenFOAM Solver for Compressible Multi-Fluid Flow with Application to High-Explosive Detonation and Extended Validation, presented at the OpenFOAM Users Conference, USA, 2016.
19. [19] مینائیان، ع. توانگر روستا، س. نورپور، ز (1400). بررسی اثر استفاده از معادله حالت گاز حقیقی بر شبیه سازی انفجار و تنظیم تجربی معادله حالت. نشریه مواد پرانرژی، شماره2 ، صص 104-93.
20. [20] W.W. Kim, S. Menon, A new dynamic one-equation subgrid-scale model for large eddy simulations. In33rd Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, p. 356, 1995. [DOI:10.2514/6.1995-356]
21. [21] N.V. Kozyrev, Reparametrization of the BKW equation of state for CHNO explosives which release no condensed carbon upon detonation. Central European Journal of Energetic Materials. Vol, 12, No. 4, pp. 651-669, 2015.
22. [22] C.L. Mader, Detonation properties of condensed explosives computed using the Becker-Kistiakowsky-Wilson equation of state. Los Alamos Scientific Laboratory of the University of California, 1963.
23. [23] C. Catlin, M. Ivings, M.S. Myatt, D. Ingram, D. Causon, L. Qian, Explosion Hazard Assessment: A Study of the Feasibility and Benefits of Extending Current HSE Methodology to take Account of Blast Sheltering HSL/2001/04. Health and safety laboratory, 2001.
24. [24] C.Y. Tham, Numerical simulation on the interaction of blast waves with a series of aluminum cylinders at near-field. International Journal of Impact Engineering, Vol, 36, No. 1, pp. 122-31, 2009. [DOI:10.1016/j.ijimpeng.2007.12.011]
25. [25] A.M. Remennikov, T.A. Rose, Modelling blast loads on buildings in complex city geometries. Computers & Structures, Vol, 83, No. 27, pp. 2197-205, 2005. [DOI:10.1016/j.compstruc.2005.04.003]
26. [26] M. Suceska, H.G. Ang, H.Y. Serene-Chan, Study of the effect of covolumes in BKW equation of state on detonation properties of CHNO explosives. Propellants, Explosives, Pyrotechnics. Vol, 38, No. 1, pp. 103-12, 2013. [DOI:10.1002/prep.201100150]
27. [27] F. Cengiz, A. Ulas, Numerical prediction of steady-state detonation properties of condensed-phase explosives. Journal of hazardous materials, Vol, 172, No. 3, pp.1646-51, 2009. [DOI:10.1016/j.jhazmat.2009.08.038]
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |