روش حجم محدود – لتیس بولتزمن در تحلیل جریان نانوسیال تراکم ناپذیر با انتقال گرما

هدف از این تحقیق توسعه روش لتیس-بولتزمن برای تحلیل جریان و انتقال گرما در نانوسیال تراکم¬ناپذیر بوده است. لتیس برای گسسته سازی معادلات استفاده شده و برای جمله برخورد در معادله بولتزمن مدل bgk به کار رفته است. در حل عددی معادلات توزیع جریان و انرژی بولتزمن، روش حجم محدود مرکز سلول با شبکه دلخواه استفاده گردید. با ارایه ایده جدید فاکتورهای محاسبه شار و انرژی به همراه گسسته-سازی جمله زمانی معادله بولتزمن با رانگ-کوتای مرتبه پنج اصلاح شده، دقت و همگرایی این روش به شکل چشمگیری بهبود پیدا کرد. همچنین با استفاده از ایده جدید قرار دادن لتیس مجازی در ضلع منطبق بر مرز هر سلول، روش bounce-back با دقت خوبی قابل استفاده در مرز دیواره برای شبکه مورد نظر گردید. برای حل میدان دما از روش تابع توزیع دوگانه(ddf) استفاده گردید که پایداری عددی بهتری نسبت به دیگر روشها دارد. برای اعمال شرایط مرزی گرما از روش تجزیه تابع توزیع انرژی به بخش تعادلی و بخش غیر تعادلی استفاده گردید که سازگاری خوبی با روش حجم محدود در شبکه انتخاب شده دارد. به علت کارایی روش لتیس-بولتزمن در تحلیل نانوسیالها و امکان اعمال نیروهای داخلی بین ذره¬ها و اثر برخوردهای داخلی ذرات در معادلات جریان و انرژی بولتزمن، از آن برای تحلیل جریان و انتقال گرمای نانوسیال آب-اکسید مس استفاده گردید. عوامل شناخته شده در بهبود خواص انتقال گرمایی نانوسیال¬ها، نظیر شناوری و جاذبه، اصطکاک، براونی و پتانسیل¬های جاذبه و دافعه dlvo از روش ترکیبی استفاده شده است. برای ارزیابی نتایج به دست آمده، جریان داخل کانال دوبعدی، جریان اطراف استوانه و جریان و انتقال گرما در پله وارون با و بدون مانع استوانه¬ای و انتقال گرما برای نانوسیال آب-اکسید مس در کانال دوبعدی تحلیل گردیده و در هر کدام از مطالعات موردی نتایج با نتایج تجربی و عددی دیگر محققان مقایسه شده است.