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
10
1
gregorian
2017
1
1
16
11
online
1
fulltext
fa
ارزیابی الگوریتم برخوردی نمونهگیریهای برنولی ساده شده در تحلیل جریان رقیق شده نانو-فوریه
Evaluation of the Simplified Bernoulli Trial collision algorithm in treating rarefied nano-Fourier flow
در مطالعهی حاضر رفتار همگرایی روش شبیه سازی مستقیم مونت کارلو (DSMC) به طور گستردهای مورد بررسی قرار گرفته است. الگوریتم نمونه گیریهای برنولی ساده شده (SBT) برای شبیه سازی مساله انتقال حرارت هدایت یک بعدی نانو فوریه که شامل گاز رقیق شدهی محبوس شده بین دو صفحهی موازی با طول بینهایت و با دماهای نابرابر میباشد؛ استفاده شده است. این بررسی با مقایسهی ضرایب چند جملهای سوناین (a_k) که از نتایج DSMC بدست آمدهاند با نتایج تئوری چپمن انسکاگ (CE) دنبال شده است. همچنین رفتار همگرایی پارامترهای شار حرارتی و نسبت رسانایی حرارتی محاسبه شدهی از DCMC (KDSMC) به مقدار پیشبینی شده از تئوری تقریب نامحدود CE (K)، مطالعه شده است. دقت عددی روش DSMC با پارامترهای گام زمانی، اندازهی سلول و تعداد ذرات درون هر سلول محدود میشود. وابستگی روش SBT به این خطاهای گسسته سازی با روش برخورد مرسوم شمارندهی غیر زمانی (NTC) مقایسه شده است. نتایج بدست آمده نشان میدهد که روش SBT میتواند با تعداد کمتری از ذرات درون هر سلول نسبت به روش NTC به نتایج تحلیلی چندجملهای سوناین دست یابد. همچنین در روش SBT پارامتر موثر در همگرایی نسبت Δx/Δt میباشد که باید به دقت تعیین شود. با کاهش تعداد ذرات درون هر سلول حتی به 1 ذره، در نسبت ثابت Δx/Δt، روش SBT میتواند به نتایجی با دقت بالا برسد درحالی که جوابهای روش استاندارد NTC از مقدار صحیح منحرف میشود.
In the present study, the convergence behavior of the direct simulation Monte Carlo (DSMC) method is extensively explored. The Simplified Bernoulli Trials (SBT) collision algorithm is applied to simulate a one-dimensional nano Fourier heat conduction problem, which consists of rarefied gas confined between two infinite parallel plates with unequal temperatures. The investigations compares the Sonine-polynomial coefficients ak calculated from the DSMC results with theoretical predictions of the Chapman-Enskog (CE) theory. In addition, the convergence behavior of the wall heat flux and the ratio of the DSMC-calculated bulk thermal conductivity (KDSMC) to the infinite-approximation of CE theoretical value (K) is studied. The numerical accuracy of the DSMC method is found to be restricted in regards to three parameters: time step, cell size, and number of computational particles per cell. The dependency of the SBT collision algorithm on these discretization errors has been investigated in comparison with the standard collision algorithm, i.e., no time counter (NTC). The results indicate that SBT can achieve analytical solutions of the Sonine polynomials using fewer particles per cell than NTC. Moreover, in the SBT algorithm, the effective parameter in the convergence is Δx/Δt ratio, which should be adjusted accurately. This study shows that by decreasing the number of particle per cell to even one particle in a constant Δx/Δt setting, the SBT algorithm accurately predicts solutions where the NTC algorithm fails.
شبیه سازی مستقیم مونت کارلو,الگوریتم نمونه گیریهای برنولی ساده شده,چپمن انسکاگ,خطاهای گسسته سازی
Direct simulation Monte Carlo,Simplified Bernoulli Trials,Chapman-Enskog,Discretization errors
113
122
http://mme.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-15-1000-3783&slc_lang=fa&sid=15
Elmira
Taheri
المیرا
طاهری
100319475328460061696
100319475328460061696
No
دانشگاه فردوسی مشهد
Ehsam
Roohi
احسان
روحی
100319475328460061699
100319475328460061699
Yes
عضو هیات علمی / دانشگاه فردوسی مشهد