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
1396
4
1
gregorian
2017
7
1
17
5
online
1
fulltext
fa
بررسی عددی پدیده اثر پیستونی سیال فوق بحرانی در محیط میکروگرانش با استفاده از روش شبکه بولتزمن
Numerical Investigation of the Piston Effect of Supercritical Fluid under Microgravity Conditions Using Lattice Boltzmann Method
در این پژوهش، به معرفی یک مدل شبکه بولتزمن به منظور شبیهسازی پدیده اثر پیستونی، که اصلیترین مکانیزم انتقال حرارت سیال فوق بحرانی در محیط میکرو گرانش میباشد، پرداخته شده است. تغییر ضریب پخش در روش شبکه بولتزمن حرارتی با اضافه شدن یک ترم به تابع توزیع تعادلی مدلسازی گردید. جهت محاسبه نیروی بین مولکولی و ایجاد مدل تراکم پذیر شبکه بولتزمن، از رابطه حاکم بر سیال واندروالس استفاده شد. همچنین جهت حذف پرش سرعت بر روی دیواره، روابط شرط مرزیِ منطبق با شبکه بولتزمن تراکمپذیر در حضور نیروی واندروالس ایجاد گردید. نشان داده شد که این شرط مرزی دقت بالایی در شبیهسازی مسایل نیرو محور دارد و دقت مرتبه دوم نسبت به مکان را دارا میباشد. نهایتا مدل توسعه یافته شبکه بولتزمن حرارتی به همراه مدل شبکه بولتزمن تراکمپذیر جهت شبیهسازی انتقال حرارت جریان سیال فوق بحرانی به کار گرفته شده است. پدیده اثر پیستونی با در نظر گرفتن مدل نیروی بین مولکولی واندورالس شبیهسازی گردید. نتایج حاکی از آن است که طرحهای گوناگون شبیهسازِ نیرو، خطاهای متفاوتی را در شبیهسازی جریان سیال تراکمپذیر فوق بحرانی دارند. قیاسی بین هدایت خالص و انتقال حرارت به واسطه پدیده اثر پیستونی صورت گرفت و نشان داده شد که انتقال حرارت به واسطه پدیده اثر پیستونی سریعتر از هدایت خالص است.
Piston effect is an important mechanism of heat transfer in a supercritical fluid flow under microgravity condition. In this study, a Lattice Boltzmann Model (LBM) has been introduced to simulate the piston effect. Variations of diffusion coefficient has been accounted for by adding a corresponding term to equilibrium distribution function. To calculate the intermolecular forces and compressibility in the LBM, a van der Waals equation of estate has been employed. Boundary conditions corresponding to compressible LBM at the presence of van der Waals forces have been set to eliminate the speed jump at the wall. It has been shown that such boundary conditions provide high accuracy in problems involving forces with an error of second order of magnitude in terms of space. The developed thermal LBM together with compressible LBM have been applied to simulate the heat transfer to supercritical fluid flows. The piston effect has been modeled by considering van der Waals inter molecular forces. The errors associated with each of the schemes used have been evaluated. A comparison between a pure conduction case and heat transfer due to piston effect has been made. It has been shown that the heat transfer occurs faster once the piston effect is in effect.
معادله شبکه بولتزمن,ضریب پخش متغیر,مدل تراکمپذیر شبکه بولتزمن,اسکیم شبیهساز نیرو,پدیده اثر پیستونی
Lattice Boltzmann Method,Variable Thermal Diffusivity,Lattice Boltzmann Compressible Model,Force Simulation Scheme,Piston Effect Phenomena
138
146
http://mme.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-15-15637-1&slc_lang=fa&sid=15
Mostafa
Varmazyar
مصطفی
ورمزیار
100319475328460063294
100319475328460063294
Yes
دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی
Majid
Bazargan
مجید
بازارگان
100319475328460063295
100319475328460063295
No
دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی