Satu pakej perisian CFD dua dimensi dalam bahasa pengaturcaraan C++ telah dikembangkan di kalangan Fakulti Kejuruteraan Aeroangkasa USM berdasarkan persamaan Euler Order Pertama yang gagal memaparkan kesan likat dalam aliran bendalir. Melalui projek ini, factor kelikatan telah diterapkan ke dalam perisian tersebut dengan menggunakan persamaan Navier-Stokes mampatan tanpa segi pemindahan haba sebagai model asas matematik untuk mengkaji corak aliran bendalir di sekeliling plat rata. Kaedah pendiskretan tengah eksplisit untuk dimensi ruang dipergunakan atas istilah kelikatan dengan proses pengubahsuaian untuk memastikan kod aturcara bersesuaian dengan grid yang dipilih. Syarat sempadan untuk dinding plat rata adalah berdasarkan “no-slip condition” manakala syarat sempadan grid yang berjauhan dengan plat rata ditetapkan dengan sifat arus bebas. Projek ini menekankan kajian aliran lamina dengan penilaian kualitatif dan kuantitatif yang intensif manakala aliran rayapan dan gelora juga diuji. Adalah diperhatikan bahawa keputusan kontur kod baru setanding dengan keputusan daripada ‘Fluent’ dan profil halaju tangen dalam lapisan sempadan menyerupai penyelesaian Blasius. Verifikasi dan validasi terhadap aliran lamina telah dilaksanakan untuk membuktikan kepentingan kajian ini. Projek ini dijangka untuk diteruskan dalam penyelidikan mengenai skim implicit, penyesuaian kod dengan pelbagai bentuk grid, Skim Order Kedua, dan lebih-lebih kepada grid tiga dimensi.
___________________________________________________________________________________
A 2D inviscid in-house CFD software package in C++ programming language has been developed to capture viscous effects on fluid flow. This project employed the compressible Navier-Stokes equations without heat transfer as the fundamental mathematical model to study fluid flow behaviour around a flat plate. The explicit centred space discretization scheme is applied on the viscous terms and various fixes were performed to ascertain the compatibility of the code to the grid. Wall boundary condition is based on the no-slip condition whilst far fields are deemed to possess free stream condition. The project emphasizes on laminar flow with intensive qualitative and quantitative assessments meanwhile creeping flow and turbulent flow were tested as well. It is observed that the new code exhibits comparable contour patterns to Fluent results and high accuracy for boundary layer tangential velocity profile when comparing to the Blasius analytical solution for laminar flow. Rigorous verification and validation processes were exercised on the laminar flow cases to ensure minimal uncertainties in the code used for this research. This project serves as a stepping stone for future research which include developments of implicit schemes, code compatibility to various grid shapes, second order schemes, and even to 3D cases.
2D viscous flow, compressible Navier-Stokes, CFD code development
Code development of in-house cfd research software including viscous effects_Chang Wei Shyang_A2_2012_NI