۳۲ نتیجه برای روش شبکه بولتزمن
محسن نظری، سپیده رمضانی،
دوره ۱۱، شماره ۲ - ( ۶-۱۳۹۰ )
چکیده
در این مقاله، انتقال حرارت جابه جایی آزاد در یک محفظه مربعی بسته، باوجود یک مانع گرم مورد بررسی قرارگرفته است. برای حل معادله انرژی، از مدل حرارتی شبکه بولتزمن استفاده شده است. معادلات مومنتوم نیز با استفاده از اعمال نیروی حجمی در معادله بولتزمن استخراج شده اند. انتخاب نیروی حجمی در معادله بولتزمن به گونه ای است که معادلات ماکروسکوپیک حاکم بر انتقال حرارت جابه جایی طبیعی، با استفاده از بسط چاپمن- انسکاگ به دست می آیند. جریان سیال، دوبعدی و سیال مورد بررسی، هوا در نظر گرفته شده است. بررسی جریان سیال و انتقال حرارت برای نسبت های مختلف طول مانع به ابعاد حفره و همچنین با قرار دادن مانع در موقعیت های مختلف، برای اعداد گراشهف از ۱۰۳ تا ۱۰۵ انجام شده است. با افزایش عدد گراشهف، انتقال حرارت برای هر دو موقعیت افقی و عمودی مانع افزایش می یابد. با کاهش نسبت ابعاد مانع به حفره، انتقال حرارت کاهش یافته و برای موقعیت های عمودی مانع، انتقال حرارت نسبت به موقعیت های افقی مقدار بیشتری دارد. نتایج به دست آمده از روش شبکه بولتزمن، با نتایج و داده های موجود، مقایسه و اعتبارسنجی شده است. استفاده از شبکه بولتزمن به عنوان یک روش مسوسکوپیک، برای بررسی انتقال حرارت جابه جایی آزاد در حضور مانع گرم، برای اولین بار در این مقاله مطرح شده است.
محسن نظری، محمد حسن کیهانی، آلاله انارکی حاجی باقری،
دوره ۱۳، شماره ۸ - ( ۸-۱۳۹۲ )
چکیده
در این مقاله به بررسی جریان سیال و انتقال حرارت جابجایی آزاد در یک محفظه دارای لایه متخلخل میانی با استفاده از روش شبکه بولتزمن پرداخته می¬شود. روش شبکه بولتزمن به کار رفته براساس معادلات تعمیم یافته ناویر-استوکس با در نظر گرفتن تمام نیروهای وارد بر سیال و نیز نیروی درگ حاصل از ماتریس جامد می باشد. نتایج این تحقیق، شامل بررسی اثرات پارامترهای بی بعد حاکم بر مسئله از جمله عدد رایلی، عدد دارسی، ضریب تخلخل ماده متخلخل و نیز بررسی اثر موقعیت لایه متخلخل میانی در دو حالت عمودی و افقی بر جریان سیال و میزان انتقال حرارت در محفظه می باشد. اثرات تغییر عدد بی بعد دارسی و رایلی نیز به طور کامل مورد مطالعه قرار گرفته و عدد بدون بعد رایلی اصلاح شده در حالت وجود لایه متخلخل محلی معرفی می شود. با تغییر این عدد بی بعد، رژیم غالب انتقال حرارت در لایه متخلخل می¬تواند به صورت مکانیزم هدایتی تا جابجایی تغییر کند. همچنین با توجه به تغییرات عدد ناسلت متوسط مشاهده گردید که میزان انتقال حرارت در محفظه در حالتی که لایه متخلخل میانی بصورت عمودی در محفظه قرار می¬گیرد، بالاتر است.
الهام ستاری، مجتبی آقاجانی دلاور، احسان فتاحی، کوروش صدیقی،
دوره ۱۴، شماره ۱۰ - ( ۱۰-۱۳۹۳ )
چکیده
در مقاله‌ی حاضر از روش اینامارو که بر گرفته از مدل انرژی آزاد شبکه بولتزمن می‌باشد، برای شبیه‌سازی حرکت حباب و نحوه‌ی ادغام دو حباب تحت تاثیر نیروی شناوری استفاده شده‌است. به منظور کاهش هزینه‌ی محاسباتی با تلفیق مدل دو بعدی تاناکا و سه بعدی اینامارو از مدل ایناماروی در دو بعد استفاده شده‌است. در ابتدا با انجام صحت سنجی از درستی مدل فوق در اعمال نیروی کشش سطحی و قانون لاپلاس برای دو اختلاف چگالی ۵۰ و ۱۰۰۰ اطمینان حاصل شده‌است. در مرحله بعد اثر اعداد بی‌بعد حاکم بر مساله از جمله عدد اتوس، مورتن بر رینولدز و شکل نهایی حباب برای یک حباب بررسی شده‌است، الگوهای جریانی متفاوتی در اعداد بی‌بعد متفاوت به دست آمده و با تغییر اعداد بی‌بعد تغییر شکل نهایی حباب مشاهده گردید. در مرحله آخر حرکت دو حباب و شکل نهایی حاصل از ادغام دو حباب در اعداد بی‌بعد متفاوت مورد بررسی قرار گرفته‌است که شکل حباب اول تقریباً همان شکل تک حباب به دست می‌آید، اما حباب دوم به دلیل قرار گرفتن در دنباله‌ی حباب اول و اختلاف فشار کمتر در دو طرف آن تغییر شکل متفاوتی را از خود نشان می‌دهد.
مرتضی علیزاده، محمد طیبی رهنی، محمد افتخاری یزدی،
دوره ۱۵، شماره ۴ - ( ۴-۱۳۹۴ )
چکیده
امولسیون در اثر ترکیب دو سیال مخلوط نشدنی یک تکنیک نو برای تولید قطره‌های منفرد جداشونده می باشد. هدف این تحقیق استفاده از قابلیت روش شبکه بولتزمن برای شبیه سازی جریان های دوفازی در میکروکانال ها جهت دستیابی به فرایند امولسیون می باشد. برای این منظور در این مقاله از مدل تابع مشخصه آقای هی برای شبیه سازی تشکیل قطره در فرایند امولسیون در میکروکانال کو-فلوئینگ که دارای هندسه ای پیچیده و با سه ورودی می باشد، استفاده شده است. این شبیه سازی به منظور بررسی مکانیزم تولید قطره تحت رژیم های جریان چکه کردن و جتی و حالت انتقال بین این دو رژیم صورت گرفته است. از مدل تابع مشخصه که مدلی جدید جهت بررسی جریان های دوفازی می باشد، برای ردیابی حرکت مرز مشترک بین دو سیال مخلوط نشدنی استفاده شده است. دقت مدل مورد نظر توسط تست های معروف نوسانات قطره مربعی و برخورد دو قطره ساکن مورد امتحان قرار گرفته است. دراین مقاله فرایند تشکیل قطره توسط اعداد بی بعد مویینگی و نسبت سرعت بین دو فاز مورد بررسی قرار گرفته است. عدد مویینگی که نسبت بین نیروی ویسکوزیته و نیروی کشش سطحی می باشد، یکی از مهم ترین اعداد بی بعد در تعیین خواص جریان سیال در میکروکانال ها می باشد. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که رژیم های مختلف چکه کردن، جت نازک و جت پهن نسبت به نتایج آزمایشگاهی متناظر دارای مطابقت خوبی است که بیانگر دقت و پایداری مدل تابع مشخصه برای شبیه سازی این نوع از جریان ها می باشد..
حامد جلالی، مسعود میرزایی، صابر خویی،
دوره ۱۵، شماره ۵ - ( ۵-۱۳۹۴ )
چکیده
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-۳ 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-۳ 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.
پویان رامیان، محمد طیبی رهنی، آرمن آدامیان،
دوره ۱۵، شماره ۶ - ( ۶-۱۳۹۴ )
چکیده
در این مقاله، انتقال حرارت جابجایی طبیعی نانوسیال در حضور میدان مغناطیسی یکنواخت بین محفظه مربعی و سیلندر داخلی، با روش شبکه بولتزمن شبیه سازی شده است. سیلندر داخلی در سه شکل مربعی، لوزی و دایره ای مورد بررسی قرار گرفته است. دیواره های محفظه مربعی در دمای ثابت سرد و سیلندر داخلی در دمای ثابت گرم قرار دارند. در شبیه سازی انجام گرفته، میدان جریان، دما و مغناطیس با حل همزمان توابع توزیع جریان، دما و مغناطیس محاسبه شده است. آرایش شبکه D۲Q۹ برای هر سه تابع توزیع استفاده شده است. نتایج حاصله به خوبی حرکت جریان سیال و توزیع دمای در فضای بین محفظه و سیلندر را نشان می دهد. صحت شبیه سازی با استفاده از مقایسه نتایج با تحقیقات معتبر گذشته بررسی شده است، که تطابق خوب نتایج نشان دهنده دقت بالای کد کامپیوتری نوشته شده، می باشد. مطالعه جامع پارامتری بر حسب تأثیر اعداد رایلی، هارتمن، کسر حجمی و جنس نانوذرات مختلف بر روی انتقال حرارت جابجایی طبیعی بررسی شده است. نتایج بیانگر این است که، برای هر سه هندسه در کسر حجمی و جنس نانوذرات مشخص، با ثابت بودن عدد رایلی و افزابش عدد هارتمن انتقال حرارت کاهش می یابد. همچنین در این حالت در عدد هارتمن ثابت و با افزابش عدد رایلی، انتقال حرارت افزایش می یابند. برای انتخاب هندسه مناسب جهت انتقال حرارت بهینه باید به عدد رایلی و هارتمن توجه داشت. با تغییر کسر حجمی و جنس نانوذرات با تغییر خواص ترموفیزیکی نانوسیال می توان مستقیما بر روی انتقال حرارت تاثیرگذار بود.
عبدالرحمان دادوند، اسعد علیزاده،
دوره ۱۵، شماره ۱۰ - ( ۱۰-۱۳۹۴ )
چکیده
در مطالعه حاضر، حرکت و تغییر شکل یک غشاء الاستیک در یک کانال دوبعدی با گودال و بدون گودال با استفاده از ترکیب روش شبکه بولتزمن و روش مرز غوطه‌ور شبیه-سازی می‌گردد. برای حل میدان جریان سیال از روش شبکه بولتزمن و برای شبیه‌سازی اندرکنش سیال و غشاء از روش مرز غوطه‌ور استفاده می‌شود. غشاء الاستیک به صورت یک مرز انعطاف‌پذیر غوطه‌ور در جریان سیال در نظر گرفته می‌شود. در روش مرز غوطه‌ور، غشاء الاستیک در مختصات لاگرانژی نشان داده می‌شود، در صورتی که میدان جریان سیال با یک شبکه‌بندی اویلری یکنواخت و ثابت گسسته می‌شود. اندرکنش بین سیال و مرز غوطه‌ور با استفاده از تابع دلتای دیراک مدل می‌شود. اثرات شرط مرزی عدم لغزش با افزودن یک جمله نیرو به معادله شبکه بولتزمن در نظر گرفته می‌شود. بسته به شدت جریان (یا عدد رینولدز)، موقعیت اولیه غشاء و سفتی آن و اندازه گودال، غشاء الاستیک در داخل گودال فقط حرکت چرخشی داشته و یا توسط جریان به بیرون از آن هدایت می‌شود. نتایج برحسب میدان سرعت و فشار جریان سیال و نیز شکل غشاء در زمان های مختلف نشان داده شده است. نتایج حاصل با نتایج تجربی و عددی موجود مقایسه گردید که تطابق خوبی را نشان داد.
اعظم ترابی، مینا علاف زاده، ابراهیم شیرانی، مهدی نیلی احمد آبادی،
دوره ۱۵، شماره ۱۱ - ( ۱۱-۱۳۹۴ )
چکیده
هدف از این مقاله بررسی انتقال جرم لیپوپروتئین‌های‌کم‌چگال‌پلاسما در دیواره رگ با استفاده از روش شبکه بولتزمن می‌باشد. بزرگ بودن عدد اشمیت ذرات چربی، منجر به واگرایی حل در روش شبکه بولتزمن می‌شود. به منظور رفع این مشکل، شبکه بولتزمن با روش حجم محدود ترکیب شده است. در این روش ترکیبی، میدان سرعت جریان خون توسط روش شبکه بولتزمن با مدل زمان آرامش منفرد و معادله غلظت لیپیدها با استفاده از حل عددی معادله دیفرانسیلی انتقال جرم بهروش حجم محدود حل می‌شود. در روش شبکه بولتزمن برای حل مسئله انتقال جرم با عدد اشمیت در محدوده ۳۰۰۰-۱۰، باید زمان آرامش چندگانه به کارگرفته شود که این خود زمان محاسبات را افزایش می‌دهد. برای اعداد اشمیت بزرگ‌تر از ۳۰۰۰ مدل زمان آرامش چندگانه نیز دیگر پاسخگو نیست و همگرایی حاصل نمی‌شود. ااین مقاله نشان می‌دهد روش ترکیبی اشاره شده توانایی حل مسئله انتقال جرم تا عدد اشمیت۱۰۷ را دارد. تطبیق مناسب بین شبیه‌سازی انجام شده به روش ترکیبی با نتایج محققان قبلی و کاهش قابل توجه زمان حل مسئله نسبت به روش شبکه بولتزمن بیانگر عملکرد خوب روش ترکیبی در حل مسائل جریان و انتقال جرم با عدد اشمیت بالا می‌باشد. بالاخره روش ترکیبی ارائه شده برای شبیه‌سازی انتقال جرم ذرات الدیال به کار گرفته می‌شود و پارامترهای مؤثربرافزایش غلظت سطحی،از جمله اندازه ذرات،سرعت مکشی روی جداره،تنش برشی دیواره،نوع سیال ازنظر رفتارنیوتنی و غیرنیوتنی و تغییرضخامت لایه مرزی غلظت باتغییر عدد اشمیت بررسی می‌شود.
سید میثم خاتون آبادی، محمود اشرفی زاده،
دوره ۱۵، شماره ۱۲ - ( ۱۱-۱۳۹۴ )
چکیده
تاکنون مدل‌های متعددی به‌منظور ترکیب نمودن معادلات حالت با مدل شبه‌پتانسیل پیشنهادشده است. در این مقاله، معادلات حالت مختلف بر پایه‌ی مدل گانگ و چنگ در جریان‌های تک جزئی- چند فازی به کمک روش شبکه بولتزمن بررسی‌شده است. در ابتدا، هشت معادله در ۴ دسته طبقه‌بندی‌شده که شامل معادله حالت شان و چن، معادله حالت مکعبی، معادله حالت غیر مکعبی و معادله حالت ترکیبی مکعبی و غیرمکعبی می‌باشند، بررسی‌شده‌اند. نتایج این بررسی نشان می‌دهد که هر نوع از معادلات حالت به‌طور نسبی جریان‌های پارازیتی و بیشینه نسبت چگالی قابل‌دستیابی یکسانی دارند. به علاوه، اگرچه با انتخاب یک پارامتر وزنی مناسب برای هر معادله حالت خطای شبیه-سازی به‌طور قابل‌ملاحظه‌ای کاهش می‌یابد، نتایج این بررسی نشان می‌دهد که دستیابی به یک پارامتر ثابت برای معادله حالت غیرمکعبی غیرممکن است. بنابراین، ابتدا یک معادله جهت پیش‌بینی پارامتر بهینه برای معادلات حالت شان و چن و مکعبی ارائه‌شده است. همچنین، یافته‌ها حاکی از آن است که مدل‌های غیرمکعبی، مکعبی و ترکیبی مکعبی و غیرمکعبی به ترتیب قابلیت استفاده در گستره وسیع‌تر دما و نسبت چگالی بزرگ‌تر را دارند. بنابراین در این مقاله، یک عبارت جدید برای محاسبه‌ی پارامتر وزنی مناسب که تابعی از دما است، در نظر گرفته‌شده است تا جایگزین پارمتر ثابت برای معادلات غیرمکعبی شود. نتایج به‌دست‌آمده با استفاده از این تابع، مطابقت بسیار خوبی با ساختار ماکسول(نتایج تئوری) حاصل از معادلات حالت را نشان می‌دهند.
مینا علاف زاده، ابراهیم شیرانی، عفت یاحقی، ناصر فتورایی،
دوره ۱۶، شماره ۴ - ( ۴-۱۳۹۵ )
چکیده
تغییرات تنش برشی در میکرورگ ها، با توجه به آسیب رساندن به لایه اندوتلیال، تغییر در نفوذ و رسوب جرم در داخل میکرو رگ ها می تواند به عنوان عامل تشکیل پلاک های چربی و فاکتور مهم در ایجاد بیماری های قلبی محسوب شود. با توجه به اهمیت موضوع، هدف از این مقاله، بررسی پارامترهای موثر بر تنش برشی وارد بر دیواره میکرورگ می باشد. در مقاله حاضر، از روش ترکیبی روش شبکه بولتزمن-مرز غوطه ور، جهت شبیه سازی حرکت گلبول قرمز در داخل جریان پلاسما استفاده شده است. لازم به ذکر است که گلبول قرمز تاثیر بسزایی بر تغییرات تنش برشی دارد و در این راستا نتایج حاصل، حاکی از تاثیر شگرف رفتار رئولوژیک خون بر تغییرات تنش برشی است. همچنین نتایج به دست آمده نشان دهنده تاثیر درصد گرفتگی و محل قرار گیری گلبول قرمز در نواحی مختلف گرفتگی بر تنش برشی و در نتیجه احتمال بروز بیماری های قلبی، عروقی می باشد. لازم به ذکر است که نتایج حاصل با نتایج عددی موجود برای میکرو رگ ها، ارزیابی شده و نتایج، حاکی از توانایی روش شبکه بولتزمن در شبیه سازی مسائل پیچیده به خصوص مدلسازی جسم جامد انعطاف پذیر معلق در سیال است.
احمدرضا رحمتی، حسین خراسانی‌زاده، محمدرضا عرب‌یار محمدی،
دوره ۱۶، شماره ۷ - ( ۷-۱۳۹۵ )
چکیده
چکیده در کار حاضر جریان گازی با نادسن خروجی ۰,۲ تحت تاثیر میدان مغناطیسی در یک میکروکانال که با گرادیان فشار تحریک شده مورد مطالعه قرار می‌گیرد. اثر تغییرات پارامترهای میدان مغناطیسی شامل قدرت و طول با اعمال سرعت لغزشی در دیواره‌های میکروکانال به‌صورت عددی شبیه‌سازی شده است. مدل هندسی جریان، یک مجرای مسطح دوبعدی با عرض ثابت در طول میکروکانال بوده و جریان مورد نظر پایدار و آرام فرض شده است. معادلات حاکم بر میدان جریان و میدان مغناطیسی بهروش شبکه بولتزمن و به‌طور همزمان حل شده و تغییرات سرعت، فشار، نیروی لورنتس و مولفه القایی میدان مغناطیسی مورد بحث قرار گرفته است. ویژگی این تحقیق، متغیر بودن پارامترهایی مانند عدد نادسن و نیروهای حجمی در طول میکروکانال است. از طرف دیگر، با استفاده از دقت مرتبه دو در محاسبه سرعت لغزشی، نتایج با بهبود قابل توجهی به روابط تحلیلی نزدیک شده و با تعیین مناسب پارامتر زمان آرامش، خطای منحنی انحراف فشار نسبت به مطالعات گذشته کاهش می‌یابد. نتایج شبیه‌سازی عددی نشان می-دهد که با کاهش طول میدان مغناطیسی اعمالی به ۴۰% میانی میکروکانال، رفتار مولفه محوری نیروی مغناطیسی به توزیع M شکل تبدیل شده و شیب فشار در ناحیه اثر میدان افزایش یافته و نقطه بیشینه انحراف فشار در طول کانال جابه‌جا می‌شود. از طرفی سرعت در دیواره، در این ناحیه، دارای رفتاری متفاوت از سرعت در مرکز کانال است.
اسعد علیزاده، عبدالرحمان دادوند، مهدی بخشان،
دوره ۱۶، شماره ۸ - ( ۸-۱۳۹۵ )
چکیده
در این مقاله، حرکت یک غشاء ارتجاعی و نیز اندرکنش هیدرودینامیکی چند غشاء در یک میکروکانال با توسعه یک کد کامپیوتری به زبان C شبیه‌سازی می‌گردد. برای حل میدان جریان سیال از روش شبکه بولتزمن و برای شبیه‌سازی اندرکنش سیال- جامد از روش مرز غوطه‌ور استفاده می‌شود. غشاها به صورت مرزهای انعطاف‌پذیر غوطه‌ور در جریان سیال در نظر گرفته می‌شوند. ابتدا یک غشاء با سفتی بالا به شکل مقعرالطرفین در نظر گرفته می‌شود. این غشاء به دلیل سفت بودن، از خود حرکت غلت خوردن نشان می‌دهد و جابجایی عرضی آن با نوسان همراه خواهد بود. سپس، اثرات موقعیت اولیه یک غشاء به شکل دایره بر تغییر شکل، سرعت و جابه‌جایی عرضی آن مورد بررسی قرار می‌گیرد. دیده شد که با نزدیک شدن موقعیت اولیه غشاء به مرکز میکروکانال، جابجایی عرضی و مؤلفه قائم سرعت آن کاهش یافته و مؤلفه افقی سرعت آن افزایش می‌یابد. در انتها، حرکت همزمان چند غشاء در یک میکروکانال و برهمکنش آنها با یکدیگر و با جریان تحلیل می‌گردد. غشاها با هم برخورد نداشته و بنابراین مکانیزم برخورد مدل نشده است. مشاهده شد که غشای بالادست جریان، بیشترین تغییر شکل را دارد و نیروی بیشتری از طرف سیال به آن وارد می‌شود. همچنین، حضور همزمان چند غشاء باعث کندتر شدن سرعت جریان خواهد شد. نتایج عددی حاضر تطابق خوبی با نتایج معتبر عددی موجود دارد.
بهنام خلیلی، محمد رهنما، سعید جعفری، ابراهیم جهانشاهی جواران،
دوره ۱۶، شماره ۹ - ( ۹-۱۳۹۵ )
چکیده
بررسی بر هم کنش میان ذرات جامد و سیال به عنوان مقدمه‌ای بر شبیه سازی بسیاری از مسائل مهندسی مانند بسترهای سیالی، ته نشینی ذرات و جوهر کاتالیست در سلول‌های سوختی مورد بررسی قرار گرفته است. یکی از روش‌های مناسب برای انجام این گونه شبیه سازی‌ها، ترکیب دو روش شبکه بولتزمن و نمایه هموار می‌باشد که دارای یک الگوریتم مناسب برای اجرا شدن به صورت موازی می‌باشند. روش نمایه هموار همانند روش شبکه بولتزمن از یک شبکه ثابت برای شبیه سازی ذرات جامد در سیال استفاده می‌کند و از این رو یک روش کارامد برای پردازش موازی به کمک کارت گرافیک می‌باشد. در کار حاضر، پیاده سازی یک الگوریتم مناسب برای موازی سازی ترکیب دو روش نمایه هموار و شبکه بولتزمن روی کارت گرافیک ارائه می‌شود. به منظور بررسی صحت نتایج، ابتدا جریان سیال درون کانال مورد بررسی قرار گرفت. نتایج زمانی حاکی از آن بود که زمان حل می‌تواند تا ۸۰ برابر بوسیله کارت گرافیک کاهش یابد. در ادامه نیروی پسای وارد بر یک کره در جریان سیال و همچنین شبیه سازی سقوط یک ذره در سیال ساکن بر اثر نیروی وزن مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده بر روی کارت گرافیک، نشان دهنده افزایش توان محاسباتی تا ۶,۵ میلیون گره محاسباتی در واحد زمان را نشان می‌دهد.
علیرضا شهریاری،
دوره ۱۶، شماره ۹ - ( ۹-۱۳۹۵ )
چکیده
در این مقاله، انتقال حرارت جابجایی آزاد دو بعدی نانوسیال آبی اکسید آلومینیم (Al۲O۳) در محفظه بسته با دیواره‌های موجی پیچیده به روش شبکه بولتزمن مورد مطالعه قرار گرفته است. دیواره‌های جانبی محفظه دارای هندسه پیچیده موجی هستند و دیواره سمت چپ دارای توزیع دمای غیریکنواخت سینوسی و دیواره سمت راست در دمای ثابت و سرد قرار دارند. دیواره‌های افقی بالا و پایین محفظه هر دو صاف و نسبت به عبور حرارت و جرم عایق شده‌اند. به علت تغییرات ناچیز چگالی در مطالعه حاضر، از تقریب بوزینسک استفاده شده است که باعث تأثیرپذیری میدان هیدرودینامیکی از میدان حرارتی می‌گردد. برای توابع توزیع چگالی و انرژی از آرایش شبکه D۲Q۹ استفاده شده است. تغییر پارامترهایی نظیر کسر حجمی نانوذرات، عدد رایلی، هندسه دیواره‌های جانبی، اختلاف فاز و دامنه تابع سینوسی دما بر روی میدان جریان و میدان دما مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهند در محدوده اعداد رایلی Ra=۱۰۳ -۱۰۵ با افزایش کسر حجمی نانوذرات، عدد ناسلت افزایش می‌یابد. علاوه بر این نشان داده شده است که برای یک عدد رایلی ثابت با تنظیم پارامترهای هندسه دیواره‌های عمودی می‌توان به یک انتقال حرارت بهینه دست یافت. بیشترین اثر نانوذرات با تغییر عدد رایلی در اختلاف فازهای مختلفی مشاهده گردید. درنهایت این مطالعه می‌تواند یک دید کلی برای افزایش انتقال حرارت در محفظه‌هایی با دیواره‌های موجی و توزیع دمای سینوسی را فراهم آورد.
محسن نظری، آتنا قادری، محمد حسن کیهانی،
دوره ۱۶، شماره ۹ - ( ۹-۱۳۹۵ )
چکیده
در مقاله حاضر، سقوط قطره سیال فرو در سیال غیر مغناطیسی تحت اثر میدان مغناطیسی یکنواخت در جریان دوفازی به صورت عددی مطالعه می‌شود. برای این منظور، از روش ترکیبی شبکه بولتزمن مدل شان- چن و روش حجم محدود استفاده شده است. معادله شبکه بولتزمن با استفاده از اضافه کردن ترم نیروی مغناطیسی جهت به روزرسانی میدان جریان حل می‌شود، در حالیکه معادله القاء مغناطیسی به روش حجم محدود برای محاسبه میدان مغناطیسی حل خواهد شد. برای اعتبارسنجی حل میدان جریان، مدل مورد نظر توسط آزمون‌های معروف آزمایش لاپلاس و صعود آزادانه حباب مورد امتحان قرار گرفته است. به منظور اعتبارسنجی میدان مغناطیسی، خطوط پتانسیل مغناطیسی عبوری از دایره نفوذپذیر و تغییر شکل قطره سیال فرو ساکن تحت میدان مغناطیسی شبیه سازی شده است. نتایج عددی مطالعه حاضر با داده‌های تجربی و عددی محققین قبلی، مقایسه شده و تطابق خوبی مشاهده شده است. تاثیر عدد باند مغناطیسی، ضریب نفوذپذیری مغناطیسی و جهت میدان مغناطیسی بر روی سقوط قطره سیال فرو مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهند که هرچه عدد باند مغناطیسی یا قابلیت نفوذپذیری مغناطیسی بیشتر باشد، قطره در راستای میدان تغییر شکل بیشتری می‌دهد. همچنین اگر راستای میدان مغناطیسی عمودی باشد قطره سریعتر سقوط می‌کند در حالیکه میدان مغناطیسی افقی سقوط قطره را به تاخیر می‌اندازد.
مصطفی ورمزیار، مجید بازارگان، آرش محمدی، علیرضا رهبری،
دوره ۱۶، شماره ۱۲ - ( ۱۲-۱۳۹۵ )
چکیده
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.
حجت خزیمه نژاد، حمید نیازمند،
دوره ۱۶، شماره ۱۲ - ( ۱۲-۱۳۹۵ )
چکیده
در مقاله حاضر یک مطالعه عددی برای تحلیل اثرات سه بعدی پارامترهای هندسی عمق ریزمجرا، خارج از مرکزی و اندازه روتورها و نیز پارامتر عملکردی اختلاف فشار بر دبی و راندمان یک ریزپمپ لزجتی به روش شبکه بولتزمن انجام شده است. در بررسی تاثیر تغییر همزمان پارامترهای هندسی خارج از مرکزی روتورها و عمق ریزمجرا مشخص گردید در تمامی عمق‌ها با افزایش خارج از مرکزی، دبی و راندمان هر دو افزایش پیدا می‌کنند. همچنین در یک خارج از مرکزی ثابت، دبی و راندمان با افزایش عمق بیشتر می‌شوند. در بررسی بعدی که به تاثیر همزمان پارامترهای هندسی اندازه روتور و عمق ریزمجرا بر دبی و راندمان پرداخته است مشخص گردید که در تمامی عمق‌ها با کاهش قطر روتور دبی کاهش پیدا می‌کند. ولی برای راندمان، در عمق‌های پایین‌تر با کاهش و با افزایش عمق با افزایش راندمان روبرو شدیم. در انتها اثرات پارامتر عملکردی اختلاف فشار و پارامتر هندسی عمق ریزمجرا بر دبی خروجی و راندمان مورد بررسی قرار گرفته است. چنانچه نتایج این بررسی نشان می‌دهد با افزایش اختلاف فشار، دبی به صورت خطی کاهش پیدا می‌کند به طوری که در یک فشار معین دبی صفر می‌شود. همچنین تغییرات راندمان در مقابل اختلاف فشار به صورت سهموی مشاهده گردید.
حجت خزیمه نژاد، حمید نیازمند،
دوره ۱۷، شماره ۳ - ( ۳-۱۳۹۶ )
چکیده
در مقاله حاضر یک شبیه سازی عددی به روش شبکه بولتزمن برای تحلیل یک ریزپمپ لزجتی با تک روتور بیضوی صورت گرفته است. اثرات سه پارامتر هندسی مهم ریزپمپ شامل نسبت منظری روتور، ارتفاع ریزپمپ و خارج از مرکزی روتور بر دبی و تولید آنتروپی متوسط بررسی شده است. با استفاده از روش سطح پاسخ نتایج به دست آمده از شبیه سازی های موردنظر تحلیل گردیده است. نتایج این تحلیل ها حاکی از آن داشت که با افزایش نسبت منظری و نیز خارج از مرکزی روتور دبی متوسط افزایش در حالی که با افزایش ارتفاع ریزپمپ دبی متوسط کاهش پیدا می کند. علاوه بر این میزان حساسیت دبی متوسط به تغییرات نسبت منظری و خارج از مرکزی بیشتر از تغییرات ارتفاع ریزپمپ مشاهده گردید. همچنین نتایج نشان دادند که با افزایش هر سه پارامتر هندسی، تولید آنتروپی متوسط نیز افزایش یافته و به تغییرات هر سه پارامتر نیز حساس بوده است. در انتها پارامترهای هندسی بهینه توسط روش سطح پاسخ محاسبه شدند که به ترتیب مقادیر بهینه ۱، ۱,۵ و ۰.۹ برای نسبت منظری، ارتفاع و خارج از مرکزی جهت حصول بیشینه دبی متوسط و مقادیر ۰.۲، ۱.۵ و ۰.۱ جهت حصول کمینه تولید آنتروپی متوسط می باشند.
علیرضا شهریاری،
دوره ۱۷، شماره ۴ - ( ۴-۱۳۹۶ )
چکیده
در مقاله حاضر، انتقال حرارت جابجایی طبیعی نانوسیال آب- اکسید مس با در نظر گرفتن حرکت براونی تحت تأثیر میدان مغناطیسی در محفظه بسته به روش شبکه بولتزمن مورد مطالعه قرار گرفته است. دیواره سمت چپ محفظه دارای هندسه موجی و توزیع دمای غیریکنواخت سینوسی بوده و دیواره سمت راست در دمای ثابت و سرد Tc قرار دارد. دیواره‌های افقی بالا و پایین محفظه هر دو صاف و نسبت به عبور حرارت و جرم عایق شده‌اند. به علت تغییرات ناچیز چگالی، از تقریب بوزینسک استفاده شده است که باعث تأثیرپذیری میدان هیدرودینامیکی از میدان حرارتی می‌گردد. برای توابع توزیع چگالی و انرژی از آرایش شبکه D۲Q۹ استفاده شده است. در این مقاله اثر پارامترهایی نظیر کسر حجمی نانوذرات، عدد رایلی، عدد هارتمن و پارامترهای هندسی دیواره موجی بر روی میدان‌های جریان و دما مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهند که با افزایش عدد رایلی و افزایش کسر حجمی نانوذرات، عدد ناسلت افزایش ولی با افزایش عدد هارتمن عدد ناسلت کاهش می‌یابد. بااین‌حال با توجه به عدد رایلی، افزایش عدد هارتمن می‌تواند سبب تقویت یا تضعیف اثر نانوذرات شود. علاوه بر این نشان داده شده است که برای یک عدد رایلی و هارتمن ثابت با تنظیم پارامترهای هندسه دیواره موجی می‌توان به یک انتقال حرارت بهینه دست یافت. بیشترین اثر نانوذرات با در نظر گرفتن نقش حرکت براونی مشاهده گردید. درنهایت این مطالعه می‌تواند یک دید کلی برای افزایش انتقال حرارت در محفظه‌هایی با دیواره‌های موجی و توزیع دمای سینوسی در معرض میدان مغناطیسی را فراهم آورد.
ظفر نمازیان، جعفر نمازیان،
دوره ۱۷، شماره ۶ - ( ۶-۱۳۹۶ )
چکیده
در این پژوهش با استفاده از روش شبکه بولتزمن جریان دو فاز در محیط متخلخل مورد مطالعه قرار گرفته است. یافتن آرایش بهینه برای محیط‌های متخلخل با نسبت تخلخل غیریکسان در سرتاسر محیط برای کم کردن میزان دبی نشتی و نفوذ سیال از اهداف این پژوهش است. روش انتخاب شده برای حل مسئله، روش عددیِ مزوسکوپیکِ شبکه بولتزمن بر روی یک شبکه‌ی D۲Q۹ می‌باشد. برای ارزیابی کد فرترن مورد استفاده در شبیه‌سازی ها، ابتدا جریان دو فاز در کانال با سطح آب گریز و آب دوست و سپس قرارگیری قطره بر روی سطح با آبدوستی و آبگریزی های متفاوت شبیه‌سازی شده است. در ادامه میزان نفوذ سیال در محیط متخلخل با آرایش متفاوت بررسی شده و سپس میزان نفوذ سیال در محیط‌های متخلخل با جنس‌های متفاوت از نظر آبدوستی و آبگریزی مورد مطالعه قرار گرفته است. در انتها نیز میزان دبی نشتی هر یک از محیط های متخلخل با آرایش متفاوت بررسی شده است. نتایج حاکی از آن است که ایجاد محیط متخلخل ترکیبی (از دو محیط با نسبت تخلخل‌های متفاوت) به نحویکه محیط با تخلخل پایین در قسمت زیرین قرار گیرد، از حیث کاهش نفوذ و نشتی بهینه خواهد بود. همچنین با آب‌دوست کردن سطح، نفوذ سیال درون محیط متخلخل نسبت به حالت آب‌گریز کندتر اتفاق می‌افتد.
