4.6. Batas Bebas (Free/Entrainment Boundaries)

Batas bebas. Kumpulan dasar kondisi batas untuk aliran subsonik yang tidak dapat dimampatkan, diperkenalkan pada Sec. 4.3, berkaitan dengan daerah batas saluran masuk, saluran keluar, dan dinding. Terkadang satu petak batas menempati suatu lokasi yang mengalami aliran masuk dan keluar.

Gambar di atas menunjukkan domain 2D dengan saluran masuk dan saluran keluar, masing-masing di kiri dan kanan. Batas atas bebas untuk mengizinkan:

aliran masuk dari tengah ke sisi kiri tambalan, melalui entrainmentfluida melalui aliran utama dari saluran masuk;
aliran keluar di sisi kanan tambalan, didorong oleh gradien tekanan yang berasal dari titik di mana aliran mengenai dinding kanan.

$persamaan$ Oleh karena itu, diperlukan kondisi batas $persamaan$ yang mendukung aliran masuk dan aliran keluar pada satu petak. Kecepatan aliran masuk ditentukan dari larutan aliran, bukan ditentukan di patch. Hal ini menunjukkan kondisi gradien pada $persamaan$ , yang umumnya ditentukan di outlet.

Pada batas bebas/masuk, kondisi aliran keluar dasar, $persamaan$ dan $persamaan$ , umumnya tidak direkomendasikan. Gambar di atas menunjukkan cuplikan simulasi menggunakan kondisi tersebut. Solusinya terombang-ambing antara perubahan tingkat aliran masuk dan keluar pada batas terbuka; gambar di bawah menunjukkan aliran yang mengarah ke cuplikan di atas.

Tidak ada konvergensi menuju solusi stabil dalam contoh aliran sederhana dalam geometri 2D beraturan. Selain itu, solusi cenderung menyimpang dan “meledak” jika kondisi aliran keluar dasar diterapkan pada batas bebas untuk geometri dan mesh yang bahkan cukup kompleks. Pada bagian berikut ini kita melihat beberapa kondisi alternatif yang diterapkan pada batas bebas untuk memberikan solusi yang stabil dan kuat.