چکیده:
با وجود پیشرفتهای چشمگیری که روش شبکه بولتزمن در سالهای اخیر در زمینههای مختلف مرتبط با دینامیک سیالات محاسباتی داشته است، موضوع مهمی که هنوز به صورت منظم و کاربردی در این روش مورد بررسی قرار نگرفته است، محاسبه دقیق نیروهای هیدرودینامیکی وارد بر اجسام درون سیال میباشد.بدون شک، محاسبه نیروی وارد بر اجسام در مطالعات دینامیک سیالات به خصوص در مسائل مربوط به تحلیل حرکت اجسام جامد درون سیال، نقش اصلی و تعیین کنندهای دارد. در ساله ای گذشته روش های متعددی مانند روش تبادل ممنتوم و نیز روش انتگرال تنش برای محاسبه نیروی وارد بر مرزهای جامد در قالب روش شبکه بولتزمن مورد استفاده قرارگرفته اند. روش تبادل ممنتوم نسبت به روش انتگرال تنش روشی جدید تر و دقیقتر است. در مورد سیالات غیرنیوتنی اصولا سیال غیرنیوتنی حول اجسام باعث افزایش یا کاهش نیروی درگ نسبت به حالت نیوتنی می شود.در این تحقیق نیروی درگ یک استوانه در جریان سیال غیرنیوتنی توسط حل عددی روش شبکه بولتزمن محاسبه شده و با نتایج حل عددی که توسط چابرا بدست آمده، مقایسه شده است. وی برای حل این مسئله از نرم افزار FLUENT کمک گرفت و ضرایب درگ استوانه را در جریان سیال غیر نیوتنی بدست آورد.
خلاصه ماشینی:
در اين تحقيق نيروي درگ يک استوانه در جريان سيال غيرنيوتني توسط حل عددي روش شبکه بولتزمن محاسبه شده و با نتايج حل عددي که توسط چابرا بدست آمده، مقايسه شده است.
کل نيروي وارد برجسم، برابر مجموع برداري نيروهاي ناشي از برخورد ذرات سيال با نقاط مختلف سطح ميباشد يعني: {مراجعه شود به فایل جدول الحاقی} ضريب درگ روي استوانه به صورت زير تعريف ميشود {مراجعه شود به فایل جدول الحاقی} که F نيرو بر واحد طول است.
جدول 2 تغييرات ضريب درگ استوانه بر حسب تغيير طول خروجي {مراجعه شود به فایل جدول الحاقی} بعد از معرفي شرايط مرزي مناسب و اثبات دقت استفاده از آنها براي شبيهسازي جريان سيال در نزديکي جسم جامد، در اين بخش روشي براي شبيهسازي حرکت و محاسبه نيروي وارد بر مرزهاي متحرك درون سيال با استفاده از روش شبكه بولتزمن ارائه ميگردد.
L. Wagner ,"Pressure in lattice boltzmann simulation of flow around cylinder", Phys.
Giorgio Amati, Sauro Succi, Roberto Benzi," Turbulent channel flow simulations using a coarse-grained extension of the lattice Boltzmann method", FLUID DYNAMICS RESEARCH Vol. 19,289-302 (01-MAY-97) [10].
D. , Joel Koplik, Lattice Boltzmann Method for Non-Newtonina Fluid Flows.
L. Johns, Simulation of power-law fluid flow through porous media using lattice Boltzmann techniques.
M. , "A simple Lattice Boltzmann Scheme for Navier-Stokes Fluid Flow".
, "Lattice Boltzmann simulation of particles in nonzero- Reynolds-number flows" J Fluid Mech, 1999.
, "Viscous flow computations with the method of lattice Boltzmann equation".
, "Lattice Boltzmann simulations of solid particles suspended in fluid".