Προσομοιώνοντας τη φύση: Εισαγωγή στη μοντελοποίηση με τη μέθοδο της Υπολογιστικής Ρευστομηχανικής

Η μελέτη των φαινομένων διασποράς και έκρηξης αερίων καυσίμων, είναι επιτακτική ώστε να κατανοηθεί σε βάθος η φυσική των φαινομένων, να καθοριστούν όρια ασφάλειας και να ληφθούν μέτρα άμβλυνσης των συνεπειών συμβάλλοντας στη θέσπιση κανονισμών. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί είτε πειραματικά είτε με υπολογιστικά μοντέλα (προσομοιώσεις). Μια διαδεδομένη μέθοδος προσομοίωσης είναι αυτή της υπολογιστικής ρευστομηχανικής (CFD). Πρόκειται για μια προηγμένη μέθοδο υψηλής ακρίβειας στην οποία επιλύονται οι διαφορικές εξισώσεις που περιγράφουν την μηχανική ρευστών στο συνεχές. Η χρήση της μεθόδου είναι ιδιαίτερα διαδεδομένη τα τελευταία χρόνια λόγω της αύξησης της υπολογιστικής ισχύος. Η μέθοδος είναι ιδανική για προβλήματα πολύπλοκης γεωμετρίας και φυσικής όπου τα απλά μοντέλα (πχ. ολοκληρωτικά) αποτυγχάνουν. Προκειμένου η μέθοδος CFD να εφαρμοστεί ορθά και με ακρίβεια, απαιτείται η χρήση των κατάλληλων μοντέλων τα οποία να περιγράφουν επακριβώς το προς προσομοίωση πρόβλημα. Η φυσική των περισσότερων πρακτικών προβλημάτων είναι ιδιαίτερα πολύπλοκη με αποτέλεσμα η ορθή μοντελοποίηση τους να αποτελεί αντικείμενο ανοιχτής έρευνας. Στην παρουσίαση αναλύονται οι κλίμακες εφαρμογής της μεθόδου κάνοντας μια εισαγωγή στη μοντελοποίηση τυρβωδών ροών καθώς είναι οι ροές που συναντιόνται περισσότερο στη πράξη. Στη συνέχεια γίνεται αναφορά σε πιο περίπλοκες περιπτώσεις όπως είναι αυτή της έκρηξης αερίων καυσίμων. Δίνονται παραδείγματα και αποτελέσματα από ένα πλήθος περιπτώσεων όπως ροής σε πόλη, έκλυσης υδρογόνου στο περιβάλλον, φωτιάς σε οδική σήραγγα και έκρηξης.