Modares Mechanical Engineering
مهندسی مکانیک مدرس
Modares Mechanical Engineering
Engineering & Technology
http://mme.modares.ac.ir
1
admin
1027-5940
2476-6909
10.22034/mme
fa
jalali
1394
4
1
gregorian
2015
7
1
15
5
online
1
fulltext
fa
توسعه روش شبکه بولتزمن-رویکرد حجم محدود بر مبنای ایده تابع دایروی در شبیهسازی جریان تراکم پذیر غیر لزج در دستگاه منحنی الخط
Development of Finite Volume-Lattice Boltzmann Method Based on Circular Function idea in Simulation of Inviscid Compressible Flow in Curvilinear Grid System
چکیده دراین مقاله روش شبکه بولتزمن-حجم محدود (FVLBM) برای شبیه سازی جریان تراکم پذیرغیرلزج یک ودوبعدی درشبکه منحنیالخط باسازمان ارائه و توسعه داده شده است. جهت شبیهسازی جریان تراکمپذیردرروش شبکه بولتزمن، ازروش جدیدتابع دایروی بجای بسط یاتصحیح تابع ماکسول به منظورمحاسبه توابع توزیع تعادلی استفاده وروش حجم محدود به همراه روشMUSCL مرتبه-3 در گسستهسازی عبارت جابجایی برای بهترشکارکردن ناپیوستگیها یجریان اعمال شده است. همچنین باتوجه به اینکه گام زمانی در روش شبکه بولتزمن به شدت توسط زمان آرامش (عددنادسن) محدود میشود، دراین تحقیق با ارتقای عملکرد روش شبکه بولتزمن توسط یک روش ضمنی-صریح (IMEX) رانگ-کوتای مرتبه-3 برای گسستهسازی عبارت زمانی معادله بولتزمن-BGK، دسترسی بهگام زمانی بزرگترمیسرو هزینه محاسباتی کاهش یافته است .بنابراین از روش ارائه شده در این پژوهش، میتوان در شبیهسازی بسیاری از مسائل واقعی مهندسی در حوزه آیرودینامیک به خوبی بهره برد. جهت بررسی عملکردروش ارائه شده چندین مسئله محک دینامیک گاز به همراه چندمسئله کاربردی مهندسی در دستگاه منحنیالخط شبیهسازی شده است. نتایج عددی بادادههای تجربی وحل عددی حجم محدود معادلات اویلرمقایسه ودقت مناسب حاصل شده است. این مقایسه نشان می دهد که تطابق خوبی بین نتایج حاصل از این روش و نتایج مراجع مربوطه می باشد.
Abstract In this research, a finite volume-Lattice Boltzmann Method (FVLBM) for simulation of inviscid compressible flows in 1-D and 2-D structured curvilinear coordinate system is presented. In this simulation, LBM, with new method of Circular Function idea instead of expansion or correction of Maxwelian function was implemented for evaluation of equilibrium distribution functions, moreover, in order to capture discontinuities in the flow field, 3rd order MUSCL scheme was implemented for approximation of convective term. Since in lattice Boltzmann method time step is extremely limited by relaxation time (Knudsen number), we improved performance of FVLBM with a third-order IMEX Rung-Kutta scheme for temporal discretization of BGK-model for archiving greater time step and lower CPU time. Consequently, the present work can be used widely for simulation of actual engineering problems in aerodynamics. Various gas dynamics benchmark problems and applied engineering unsteady problems in curvilinear coordinate grid is solved for validation. The numerical results of the presented method are compared with experimental dates and the results of FVM Euler solutions; there is good agreement between the results of the present method and those of the references.
"روش شبکه بولتزمن"- "حجم محدود,"جریان تراکم پذیر"," روش"MUSCL "," موج ضربهای","شبکه منحنی الخط"
"Finite Volume-Lattice Bloltzmann Method","Inviscid Compressible Flow","MUSCL scheme","Shock Wave","Curvilinear Grid System"
89
100
http://mme.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-15-1000-9240&slc_lang=fa&sid=15
Hamed
Jalali
حامد
جلالی
100319475328460053236
100319475328460053236
No
K.N.Toosi University of Technology
دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
Masoud
Mirzaei
مسعود
میرزایی
100319475328460053235
100319475328460053235
Yes
دانشیار تهران پارس,دانشکده هوافضا دانشگاه خواجه نصیر
Saber
Khoei
صابر
خویی
100319475328460053170
100319475328460053170
No
K.N.Toosi University of Technology
دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی