ارایه الگوریتمی برپایه فیلتراسیون فشاری برای جریان سرعت پایین سیال غیرایده-آل با روش شبکه بولتزمن

Abstract

در این تحقیق یک مدل شبکه بولتزمن با هدف شبیه سازی جریان جابجایی آزاد با کمک فیلتراسیون فشاری معرفی می شود. جهت مدل سازی تغییرات خواص حرارتی سیال با دما در نزدیکی نقطه بحرانی، یک ترم به تابع توزیع تعادلی اضافه گردید. از مزایای این مدل آن است که امکان استفاده از روش زمان آرامش چندگانه را فراهم می سازد. متناسب با این تغییر، فرمولاسیون خاصی جهت کاهش خطای روش مذکور پیشنهاد شده است. روش های مختلف اعمال نیروی شناوری در مساله جابجایی آزاد معرفی و مقایسه آن ها در یک مثال عددی ارزیابی گردید. با توجه به حضور نیروی شناوری در نزدیک دیواره، بروز خطا در محاسبه سرعت حتمی است که بر این اساس یک مدل شرط مرزی جدید جهت حذف سرعت پرش به مدل پیشنهادی اضافه شده است. از طرف دیگر سیال در نزدیکی نقطه فوق بحرانی به شدت تراکم پذیر و البته در محیط ریزگرانش تحت شرایط ماخ پایین جریان دارد. در این پژوهش الگوریتمی بر پایه فیلتراسیون فشاری ارایه می شود که به وسیله آن می توان از مدل تراکم ناپذیر شبکه بولتزمن در یک جریان تراکم پذیر ماخ پایین استفاده کرد. اولین مثال مورد بررسی، به قیاس شرط مرزی حاضر با مدل بازگشت در جریان پوازیه می‌پردازد. در این قسمت نشان داده شده است که مرتبه خطای روش پیشنهادی به مراتب پایین تر از روش بازگشت و از مرتبه دو بر روی مکان است. در مثال بعد، تاثیر شرط مرزی جدید در پایدار نگاه داشتن جریان رایلی بنارد تا رایلی‌های بالا گزارش می‌شود. در پایان از معادلات فیلتر شده فشاری جهت شبیه‌سازی جریان جابجایی آزاد سیال فوق بحرانی درون حفره استفاده می گردد. نتایج توافق خوبی با داده های موجود از پژوهش های پیشین دارد.