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
1395
11
1
gregorian
2017
2
1
16
12
online
1
fulltext
fa
آنالیز خطای روش شبکه بولتزمن حرارتی در مسایل جابجایی آزاد با ضریب پخش حرارتی متغیر
Error Analysis of Thermal Lattice Boltzmann Method in Natural Convection Problems with Varying Fluid Thermal Diffusion Coefficient
در این پژوهش، روش شبکه بولتزمن حرارتی با هدف محاسبه پارامتر اسکالر از جمله دما با در نظر گرفتن تغییرات ضریب پخش هدایتی توسعه داده شده است. این روش در حالت استاندارد دارای خواص ثابت و بدون ترم منبع میباشد. هدف اصلی ارایه مدلی جهت شبیه سازی ضریب پخش متغیر با حضور یک منبع خارجی حرارت است. برای این منظور یک ترم به تابع توزیع تعادلی اضافه شد. این مدل در مسالههای مختلف مورد بررسی قرار گرفت و نشان داده شد که روش پیشنهادی، قابلیت مدل سازی مسایل به شدت غیر خطی را نیز دارد. لازم به ذکر است جهت افزایش شرایط غیرخطی از تشعشع و ترم منبع در کنار جریان جابجایی آزاد استفاده شده است. از مزایای مدل پیشنهادی آن است که امکان استفاده از روش زمان آرامش چندگانه را فراهم میسازد. این تغییر باعث افزایش پایداری حل میشود. از طرف دیگر با استفاده از آنالیز چاپمن انسکوگ خطای روش پیشنهادی، شناسایی شد. بخشی از خطا که ارتباطی به تغییر خواص نداشت، با پیشنهاد ترم اصلاحی و استفاده از ترمهای مرتبه بالا در آنالیز چاپمن انسکوگ حذف گردید. هم چنین نشان داده شد ترم اضافه شده، که نماینده قسمت متغیر ضریب پخش حرارتی است، خطایی از مرتبه دوم عدد نادسن ایجاد میکند که قابل صرف نظر میباشد. به علاوه معین گردید که مدل پیشنهادی، دارای خطایی از مرتبه دوم نسبت به زمان است.
In this study, a Lattice Boltzmann Method (LBM) has been developed to calculate the distribution of a scalar quantity, like temperature, in a natural convection flow field under the condition of varying fluid thermal conductivity. The standard form of an LBM usually considers the fluid properties to be constant without any source term in conservation equations. The model developed is to account for variation of thermal conductivity with temperature in the presence of an external heat source. The proposed model has been examined against various case studies. It is shown that it is capable of modeling the extremely nonlinear problems. To magnify the nonlinear term in the natural convection case of under study, the radiation and other thermal sources have been used. The multiple relaxation time scheme has been applied to assure the solution stability. Using Chapman-Enskog analysis, the error associated with the proposed model has been estimated. The part of error which was not due to variations in the fluid properties, may be eliminated by introducing a correction term in higher order terms in Chapman-Enskog analysis. In addition, it has been shown that the correction term associated with the fluid conductivity variations, create an error of second order in terms of Knudsen number and is negligible. The present LBM model has an error of the second order of magnitude with respect to time.
آنالیز خطا,روش شبکه بولتزمن حرارتی,ضریب هدایت حرارتی متغیر,جابجایی آزاد
error analysis,Lattice Boltzmann Method,Variable thermal conductivity,Natural Convection
335
344
http://mme.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-15-1000-134&slc_lang=fa&sid=15
Mostafa
Varmazyar
مصطفی
ورمزیار
100319475328460065539
100319475328460065539
Yes
دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی
Majid
Bazargan
مجید
بازارگان
100319475328460065540
100319475328460065540
No
دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدسن طوسی
Arsh
Moahmmadi
آرش
محمدی
100319475328460065541
100319475328460065541
No
دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی
Alireza
Rahbari
علیرضا
رهبری
100319475328460065542
100319475328460065542
No
دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی