مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

شبیه سازی عددی حرکت و تغییر شکل گلبول قرمز در جریان ویسکوز

نویسندگان
1 استادیار دانشگاه صنعتی ارومیه
2 دانشیار دانشگاه علم وصنعت
3 مدرس دانشگاه غیرانتفاعی صبا
4 ندارد
چکیده
در این تحقیق، حرکت و تغییر شکل یک گلبول قرمز در جریان تراکم‌ناپذیر و لزج با استفاده از ترکیب روش شبکه بولتزمن و روش مرز غوطه‌ور شبیه‌سازی می‌گردد. برای حل میدان جریان سیال از روش شبکه بولتزمن و برای شبیه‌سازی دینامیک گلبول قرمز از روش مرز غوطه‌ور استفاده می‌شود. گلبول قرمز به صورت یک مرز ارتجاعی غوطه‌ور در جریان سیال در نظر گرفته می‌شود. مزیت اصلی روش شبکه بولتزمن این است که در آن برخلاف روش‌های متداول دینامیک سیالات محاسباتی که در آنها معادلات دیفرانسیلی حل می‌شوند فقط یک معادله جبری حل می‌شود. همچنین در روش مرز غوطه‌ور میدان جریان سیال با یک شبکه‌بندی اویلری منظم گسسته می‌شود در حالیکه جسم غوطه‌‌ور در مختصات لاگرانژی نشان داده می‌شود. در حالت کلی، نقاط شبکه اویلری بر نقاط لاگرانژی منطبق نمی‌باشند. بر هم کنش بین سیال و مرز غوطه‌ور با استفاده از یک شکل مناسب تابع دلتای دیراک مدل می‌شود. اثرات شرط مرزی عدم لغزش با افزودن یک جمله نیرو به عنوان چشمه به معادلات ناویر-استوکس (در اینجا معادله شبکه بولتزمن) در نظر گرفته می‌شود. در این مطالعه، حرکت چرخشی گلبول قرمز خون در جریان برشی شبیه‌سازی می‌گردد که نتایج حاصل توافق خوبی با نتایج تجربی و عددی موجود دارد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Numerical simulation of the motion and deformation of red blood cell in viscous flow

نویسنده English

Abdolrahman Dadvand 1
1 Assistant Professor
چکیده English

In the present study, the motion and deformation of a red blood cell in the incompressible viscous flow is simulated using the lattice Boltzmann method combined with the immersed boundary method. The lattice Boltzmann method is used to solve the flow field, whereas the immersed boundary method is used to simulate the dynamics of the red blood cell. The red blood cell is considered as an elastic boundary immersed in the fluid domain. The main advantage of the lattice Boltzmann method is that it solves only an algebraic equation. In the immersed boundary method the fluid domain is descretized using a regular Eulerian grid, while the immersed boundary is represented in the Lagrangian coordinates. The Eulerian grid points would not necessarily coincide with the Lagrangian points. The fluid- immersed boundary interaction is modeled using an appropriate form of delta function. The effects of the no-slip condition are taken into account via a forcing term added to the Navier-Stokes Equations (here the lattice Boltzmann equation). In the present study, the tank-treading motion of a red blood cell in the viscous shear flow is simulated. The results are found to be in good agreement with the available experimental and numerical ones.

کلیدواژه‌ها English

Lattice Boltzmann
Immersed Boundary
Elastic body
Interaction
Tank-treading motion