کنترل جریان سیال با محیط متخلخل : روش شبکه بولتزمن

Authors

علی کردانی

دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه یاسوج، یاسوج، ایران پوریا امیدوار

استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه یاسوج، یاسوج، ایران احد ضرغامی

محقق، گروه تحقیقاتی پدیده های انتقال، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی دلفت، هلند

abstract

در این مقاله با استفاده از روش شبکه بولتزمن و ترکیب آن با مدل برینکمن-فورچیمر به  مطالعه جریان اطراف مانع مربعی پوشیده شده توسط محیط متخلخل پرداخته می­شود. در این مدل، اثرات نیروی پسا ناشی از حضور محیط متخلخل به صورت یک عبارت نیرو در معادله­ی شبکه بولتزمن وارد می شود. در ابتدا جریان پوازی صفحه­ای کاملا متخلخل، جریان حفره کاملا متخلخل و جریان کوئت کاملا متخلخل شبیه­سازی شده و نتایج عددی حاصل با نتایج  موجود در پژوهش­های پیشین اعتبار سنجی می­گردد. سپس با افزودن یک لایه محیط متخلخل با ضخامت مشخص به اطراف مانع مربعی درون کانال، به تأثیر حضور این لایه بر هیدرودینامیک جریان  برای اعداد رینولدز 20 تا 250 و اعداد دارسی 2-10 تا 6-10 پرداخته می­شود. نتایج شبیه­سازی نشان می­دهد که با انتخاب مناسب پارامترهای محیط متخلخل می­توان جدایش جریان را به تاخیر انداخت و در نتیجه عدد استروهال و نیروی پسا وارد بر مانع را به طور قابل توجهی کم کرد. بر اساس نتایج حاصل، در اعداد دارسی بزرگتر و ضخامت های کمتر محیط متخلخل، کاهش ضریب پسا و عدد استروهال، بیشتر خواهد بود. در اعداد رینولدز کوچکتر از 60  به دلیل آنکه جدایش جریانی وجود ندارد، افزودن محیط متخلخل تاثیری بر ضریب پسا مانع مربعی ندارد، ولی با افزایش عدد رینولدز از آن جایی که محیط متخلخل جدایش جریان را به تأخیر می­اندازد، کاهش ضریب پسا محسوس می­گردد. همچنین نتایج شبیه­سازی نشان می­دهد که در یک ضخامت و عدد دارسی ثابت، تغییر در ضریب تخلخل محیط، تاثیر اندکی بر پارامترهای جریان مانند ضریب پسا دارد.

Upgrade to premium to download articles

Sign up to access the full text

Already have an account?login

similar resources

بررسی عددی جریان سیال و انتقال حرارت در محیط متخلخل بین دو صفحه موازی با استفاده از روش شبکه بولتزمن

در این مقاله، جریان جابه جایی اجباری و انتقال حرارت بین دو صفحه موازی که به صورت جزئی با محیط متخلخل پر شده، به صورت عددی با استفاده از روش شبکه بولتزمن بررسی شده است. محیط متخلخل با استفاده از موانع مربعی، با آرایش منظم ایجاد شده است که امکان بررسی جریان های پیچیده در مقیاس حفره را فراهم می کند. علی رغم استفاده زیاد از روش شبکه بولتزمن، بررسی انتقال حرارت با چیدمان موضعی ماده متخلخل و استفاده ...

full text

مدلسازی دوفازی نفوذ و پیمایش سیال در مسیرهای مشخص داخل محیط متخلخل لایه‌ای به کمک روش شبکه بولتزمن

در این مقاله، پدیده نفوذ فیلم مایع و همچنین قطره داخل محیط متخلخل لایه­ای به کمک مدل شان و چن دو فازی و روش شبکه بولتزمن مطالعه شده­است. محیط متخلخل لایه­ای از توزیع تصادفی موانع جامد ایجاد شده است به­طوریکه نسبت تخلخل در هر لایه و در کل ناحیه متخلخل، دارای مقدار ثابتی می­باشد و به یکنواخت­تر شدن توزیع موانع کمک می­کند. در این مطالعه، الگوی نفوذ سیال داخل محیط متخلخل، هم بصورت فیلم مایع و هم به...

full text

بررسی انتقال گرما در کانال با مانع مربعی در محیط متخلخل: روش شبکه بولتزمن

هدف از این پژوهش بررسی اثرات محیط متخلخل بر ترمودینامیک جریان در کانال با مانع مربعی کاملاً متخلخل به کمک روش شبکه بولتزمن می‌باشد. به منظور شبیه‌سازی انتقال حرارت در محیط متخلخل، از مدل عمومی برینکمن– فورچیمر در مقیاس REV همراه با تابع توزیع دوگانه استفاده می‌گردد. در ابتدا به منظور اعتبارسنجی شبیه‌سازی انتقال حرارت در محیط متخلخل،  انتقال حرارت در کانال ساده و کانال با مانع مربعی شبیه‌سازی می­...

full text

تحلیل ترمو – هیدرودینامیک جریان سیال درون کانال با استفاده از روش شبکه بولتزمن

در این مقاله‏‌ ترکیب روش حجم محدود با روش شبکه بولتزمن به منظور تحلیل رفتار ترمو – هیدرودینامیک جریان سیال تراکم ناپذیر ارائه شده است. بدین منظور از مدل تابع توزیع دوگانه برای معادلات گرمایی بولتزمن استفاده شده است. به منظور افزایش پایداری و همگرایی معادلات فاکتورهای تصحیح مرتبه دوم در محاسبه جملات شار مورد استفاده قرار گرفته اند و همچنین با افزودن جمله اتلاف مصنوعی مرتبه چهارم به معادلات سعی ش...

full text

شبیه‌سازی جریان سیال کاریو-یاسودا با لزجت تابع دما: روش شبکه بولتزمن غیرنیوتنی

در مطالعه حاضر جریان سیال غیرنیوتنی از روی مانع دایروی در یک کانال دو بعدی با استفاده از روش شبکه بولتزمن مورد بررسی قرار گرفته است. از مدل غیرنیوتنی کاریو-یاسودا برای شبیه‌سازی خواص سیال بهره گرفته شده است. از مدل توانی با ضرایب باریک شوندگی دمایی مختلف برای بررسی اثرات دما بر لزجت سیال غیرنیوتنی استفاده شده است. با توجه به خاصیت محاسبات محلی در روش شبکه بولتزمن، خواص وابسته به برش و دما در سی...

full text

My Resources

Save resource for easier access later


Journal title:
مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز

جلد ۴۶، شماره ۳، صفحات ۱۶۷-۱۷۶

Hosted on Doprax cloud platform doprax.com

copyright © 2015-2023