۴۷ نتیجه برای 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.
امید رضا محمدی پور، حمید نیازمند، سید علی میربزرگی،
دوره ۱۳، شماره ۸ - ( ۸-۱۳۹۲ )
چکیده
از آنجایی که الگوریتم لتیس بولتزمن در یک شبکه کارتزین تعریف می شود، مدل سازی مرزهای منحنی محدود به یک سری خطوط شکسته است که جدا از کاهش دقت شبیه سازی می تواند نتایج غیر فیزیکی نیز به دنبال داشته باشد. رایج ترین ایده برای بهبود دقت شبیه سازی، برونیابی اطلاعات لازم در گره های مرزی است. در اغلب تحقیقات گذشته، متناسب با فاصله گره تا مرز منحنی از دو رابطه برای انجام برونیابی استفاده شده است که می تواند تغییرات شدید توابع توزیع ذرات را به هنگام تعویض رابطه به دنبال داشته باشد. در این مقاله طرحی جدید برای اعمال شرط مرزی پیشنهاد شده است که برونیابی صورت گرفته در آن تنها نیازمند به یک رابطه است و محدود به جریان سیال نبوده بلکه در تمامی مسائل فیزیکی قابل اعمال می باشد. به طور خاص برای شبیه سازی جریان سیال نیز شرط مرزی جدیدی معرفی شده است که در عین استقلال از شکل هندسی مرز، از برقراری شرط عدم لغزش در گره های مرزی اطمینان حاصل می نماید. طرح شرط مرزی جدید به کمک تعدادی از مسایل کلاسیک اعتبارسنجی گردیده است. نتایج نشان دهنده دقت و پایداری قابل قبول مدل شرط مرزی حاضر در شبیه سازی و حفظ تمامیت فیزیکی مرزهای منحنی می باشد.
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.
عبدالرحمان دادوند، مهدی نویدبخش، سهیلا قریشی نجف آباد، مسعود بقال نژاد،
دوره ۱۳، شماره ۱۱ - ( ۱۱-۱۳۹۲ )
چکیده
در این تحقیق، حرکت و تغییر شکل یک گلبول قرمز در جریان تراکم¬ناپذیر و لزج با استفاده از ترکیب روش شبکه بولتزمن و روش مرز غوطه¬ور شبیه¬سازی می¬گردد. برای حل میدان جریان سیال از روش شبکه بولتزمن و برای شبیه¬سازی دینامیک گلبول قرمز از روش مرز غوطه¬ور استفاده می¬شود. گلبول قرمز به صورت یک مرز ارتجاعی غوطه¬ور در جریان سیال در نظر گرفته می¬شود. مزیت اصلی روش شبکه بولتزمن این است که در آن برخلاف روش¬های متداول دینامیک سیالات محاسباتی که در آنها معادلات دیفرانسیلی حل می¬شوند فقط یک معادله جبری حل می¬شود. همچنین در روش مرز غوطه¬ور میدان جریان سیال با یک شبکه¬بندی اویلری منظم گسسته می¬شود در حالیکه جسم غوطه¬¬ور در مختصات لاگرانژی نشان داده می¬شود. در حالت کلی، نقاط شبکه اویلری بر نقاط لاگرانژی منطبق نمی¬باشند. بر هم کنش بین سیال و مرز غوطه¬ور با استفاده از یک شکل مناسب تابع دلتای دیراک مدل می¬شود. 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 می¬شود. در این مطالعه، حرکت چرخشی گلبول قرمز خون در جریان برشی شبیه¬سازی می¬گردد که نتایج حاصل توافق خوبی با نتایج تجربی و عددی موجود دارد.
محمدهادی صداقت، محمدمحسن شاه مردان، محسن نظری، محمود نوروزی،
دوره ۱۴، شماره ۸ - ( ۸-۱۳۹۳ )
چکیده
در این مطالعه با استفاده از روش مرز غوطه¬ور شبکه بولتزمن به مدلسازی جریان سیال غیرنیوتنی با مدل توانی بر روی سطوح منحنی پرداخته شده¬است. از جمله ویژگی¬های این روش در مطالعه حاضر، می¬توان به صورت فشاری معادلات شبکه بولتزمن جهت مدلسازی مناسب گرادیان فشار در سیستم مورد مطالعه اشاره کرد. بعلاوه جهت اعمال شرط مرزی عدم لغزش در اطراف مرز جسم، روش مرز غوطه¬ور به صورت ضمنی به کار گرفته شده است. همچنین جهت مدلسازی مناسب فیزیکی هندسه مورد مطالعه و همچنین اعمال خواص غیر نیوتنی سیال، پارامتر¬های تبدیل متغیر¬های فیزیکی به متغیر¬های روش شبکه بولتزمن معرفی شده¬است. در ابتدا توانایی این روش در مدلسازی سیال غیرنیوتنی با مدل توانی در اطراف استوانه دایروی در داخل کانال در محدوده بررسی شده است. در این راستا، میدان سرعت در کانال بررسی شده و ضریب درگ بدست آمده از حل عددی حاضر تطابق خوبی با نتایج تحقیقات پیشین از خود نشان می¬دهد. در ادامه به بررسی میدان جریان و ضریب درگ جریان سیال غیر نیوتنی با مدل توانی بر روی استوانه بیضوی در سه نسبت ابعادی پرداخته شده است. نتایج نشان می¬دهند که در مقایسه با نسبت ابعادی، عدد رینولدز تأثیر بیشتری بر کاهش میزان ضریب درگ بر روی سیلندر بیضوی داشته و تغییرات شاخص مدل توانی کمترین تآثیر را بر کاهش میزان ضریب درگ دارد.
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..
محمدحسن رحیمیان، رضا صادقی،
دوره ۱۵، شماره ۵ - ( ۵-۱۳۹۴ )
چکیده
در مقاله حاضر به بررسی جریان تراکم پذیر ناشی از موج ضربه‌ای و نوسان حباب با مرز متحرک به روش شبکه بولتزمن می‌پردازیم. شبکه بولتزمن در پیش‌بینی جریان‌های تراکم پذیر با ماخ بالا ناموفق است، اما با تلاش‌هایی که در سال‌های اخیر صورت گرفته است، مدل‌های جدیدی برای پایدار کردن جواب‌های معادلات تراکم پذیر ایجادشده است. روش لکس وندروف اصلاح‌شده که حل پایداری دارد، برای گسسته سازی معادلات بولتزمن استفاده‌شده است. از مدل‌های تراکم پذیر بر مبنای الگوی اویلری و الگوی سرعت‌های چندگانه نویر استوکسی برای شبیه‌سازی جریان تراکم پذیر در شبکه بولتزمن در این تحقیق استفاده‌شده است. دینامیک حباب تراکم پذیر به کمک معادله رایلی- پلسه به‌دست‌آمده است. شبیه‌سازی موج ضربه در حباب به کمک سایر روش‌های دینامیک سیالات محاسباتی انجام‌شده است، اما به علت ضعف‌هایی که روش شبکه بولتزمن در جریان تراکم پذیر داشت، تاکنون تلاشی برای بررسی فیزیک این پدیده با این روش انجام‌نشده است. هدف از این شبیه‌سازی دستیابی به شناختی از توزیع خواص ترمودینامیکی در راستای شعاع حباب هنگام فروریزش حباب و درنهایت شکل‌گیری پدیده آوالیانسانی که ناشی از برخورد امواج شوک در مرکز حباب است، با روش شبکه بولتزمن 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.
محمد هادی صداقت، محمد محسن شاه مردان، محمود نوروزی، محسن نظری،
دوره ۱۵، شماره ۹ - ( ۹-۱۳۹۴ )
چکیده
در این تحقیق به بررسی عددی اثرات ضخامت مایع مخاطی درون نای انسان بر متوسط سرعت تخلیه موکوس پرداخته شده است. در این پژوهش از روش عددی مرزغوطه ور- شبکه بولتزمن جهت حل معادلات حاکم بر جریان استفاده شده است. کلیه نیروهای وارد بر سیال مانند نیرو های وارده از طرف مژه ها به سیال و نیروهای وارده از طرف مرز دو سیال به هم به کمک روش مرز غوطه‌ور به معادلات حاکم اضافه و حل شده اند. همچنین موکوس به عنوان یک سیال ویسکوالاستیک در نظر گرفته شده و از مدل اولدروید-بی جهت مدلسازی آن استفاده شده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد ، بیشترین سرعت تخلیه موکوس زمانی اتفاق می افتد که ضخامت ناحیه PCL به اندازه حالت طبیعی آن یعنی mμ ۶ باشد اما افزایش و یا کاهش ضخامت لایه PCL از مقدار طبیعی آن و همچنین افزایش ضخامت لایه موکوس باعث کاهش سرعت تخلیه موکوس می گردد. نتایج همچنین نشان می دهند که کاهش نسبت ویسکوزیته موکوس یکی از عواملی است که نقش مهمی در افزایش سرعت تخلیه موکوس را ایفا می‌کند و کاهش سرعت تخلیه موکوس به علت افزایش ضخامت ناحیه های PCL و موکوس را تا حد زیادی می توان با کاهش نسبت ویسکوزیته موکوس، جبران نمود.
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.
سروش فلاح خارمیانی، محمد پسندیده فرد، حمید نیازمند،
دوره ۱۶، شماره ۷ - ( ۷-۱۳۹۵ )
چکیده
در این مقاله برخورد همزمان دو قطره‌ی موازی بر روی فیلم نازک مایع به روش شبکه بولتزمن مورد بررسی قرار می‌گیرد. هدف از این پژوهش بررسی تأثیر مقدار کشش سطحی (در قالب عدد وبر)، فاصله بین دو قطره و لزجت سینماتیک گاز بر روی برخورد است. مدل عددی توسعه داده شده در این مقاله که بر پایه مدل دوفازی تک جزئی شان و چن است، امکان دستیابی به نسبت چگالی‌هایی به بزرگی ۱۰۰۰، لزجت‌های کم و تنظیم مقدار کشش سطحی مستقل از نسبت چگالی را فراهم می‌کند. اعتبارسنجی مدل دوفاز با مقایسه چگالی فازها با مقادیر متناظر از حل تحلیلی ماکسول، ارزیابی قانون لاپلاس برای قطره و شبیه‌سازی برخورد یک قطره به سطح مایع صورت می‌گیرد. نتایج شبیه‌سازی برخورد همزمان دو قطره نشان می‌دهد که پس از برخورد، دو جتی که بین دو قطره بالا آمده‌اند به یکدیگر می‌پیوندند و تشکیل یک جت مرکزی می‌دهند. ارتفاع این جت به مرور زمان افزایش می‌یابد که منجر به جدا شدن قطره‌های ثانویه از نوک آن میشود. با کاهش مقدار کشش سطحی ارتفاع جت مرکزی افزایش امّا اندازه قطره‌های جدا شده از آن کاهش می‌یابد. شکل تاج مشاهده شده در برخورد یک قطره در برخورد همزمان دو قطره نیز دیده میشود. افزایش فاصله بین دو قطره سبب کاهش ارتفاع جت مرکزی و افزایش شعاع تاج میشود. با این وجود میزان ارتفاع تاج مستقل از فاصله بین دو قطره مشاهده شد. در نهایت افزایش لزجت گاز سبب کاهش سرعت بالا آمدن جت مرکزی و تأخیر در جدا شدن قطره‌های ثانویه از نوک آن می-گردد.
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.
