حل نیمه تحلیلی معادلات دینامیک و انتقال حرارت جریان نقطه سکون به روش ترکیبی گره مرزی-آنالیز هموتوپی

Abstract

در این مطالعه، معادلات دینامیک (بقای جرم و ممنتوم) و انتقال حرارت جریان آرام و دو بعدی حول نقطه سکون در صفحه و با تقارن محوری با استفاده از روش آنالیز هموتوپی بهینه، روش ترکیبی گره مرزی-آنالیز هموتوپی حل و با روش عددی مقایسه شده اند. پارامتر همگرایی بهینه با استفاده از نقاط چبیشف متناظر با بازه حل محاسبه شده است. علت استفاده از روش گره مرزی، بدست آوردن بهترین حدس اولیه که دقیقا در شرایط جواب اولیه در روش هموتوپی صدق میکند، میباشد چرا که از خود حل عملگر حاصل میشود. جوابها پس از 50 بار تکرار به دست آمده است. همچنین تعداد کل گره در دامنه و مرز برابر با 40 میباشد. از مقایسه بین نتایج به دست آمده از روش گره مرزی-آنالیز هموتوپی و محققین دیگر مشاهده میشود که هم خوانی بسیار خوبی بین نتایج وجود دارد. هدف از این مطالعه، ترکیب روش گره مرزی با روش آنالیز هموتوپی میباشد. مزیت این روش، استفاده از محاسبات ماتریسی برای حل معادله است که سرعت اجرا و دقت قابل قبولی را ارائه میدهد. نمودار خط جریان، سرعت ، تنش برشی و توزیع دما به ازای مقادیر عدد پراندال خیلی کوچک بر حسب پارامتر همشکلی η برای هر دو جریان ترسیم شده است. ملاحظه میشود که با افزایش فاصله عمودی از صفحه، به علت کاهش اثرات دیوار، تنش برشی سیال کاهش مییابد. همچنین با افزایش عدد پراندال و کاهش ضخامت لایه مرزی حرارتی و نزدیک شدن ضخامت ها به هم، منحنی توزیع دما نیز به طور محسوسی تغییر میکند.