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.

چکیده: در این تحقیق، یک روش ترکیبی بر اساس حل ریمن و الگوریتم فشارمبنا برای حل معادلات اویلر تراکم پذیر ارائه شده است. روش حل برمبنای حجم محدود بوده و در یک شبکه غیرمتعامد که متغیرها در یک مکان ذخیره می شوند، می باشد. معیار محدودکنندگی برای این روش عبارتست از دو روش کاهش تغییرات کل (tvd) استاندارد، و دیگری، tvd با اعمال روش متراکم سازی مصنوعی (acm) به عنوان کنترل کننده و کاهنده پخش عددی بوده که توسط harten معرفی شده است. محاسبه و تقریب مقادیر شارهای جابجایی که شامل شار جرمی نیز است، بر اساس روش های tvd و tvd/acm بوده که بر مبنای متغیرهای مشخصه می باشند. روش حاضر، برای حل جریان های مختلفی به کار رفته است که عبارتند از جریان یک بعدی ناپایا و جریان های دوبعدی غیرلزج پایا با گستره اعداد ماخ فروصوتی و گذرصوتی در عبور از برآمدگی bump تا جریان های فراصوت در عبور از برآمدگی bump و گوشه ramp در داخل کانال. نتایج حاصل از حل عددی با نتایج موجود در ادبیات فن مقایسه شده و نشان می دهند که acm روشی کارا و سودمند برای اصلاح روش های استاندارد high resolution می باشد که از کاهش دقت در ناپیوستگی ها جلوگیری کرده و تسخیر امواج ضربه ای را در الگوریتم فشارمبنا بهبود می بخشد. همچنین، علاوه بر توانایی تسخیر دقیق جریان های حاوی موج ضربه ای، روش ارائه شده باعث تسریع در همگرایی روند حل جریان های فراصوت شده و هزینه محاسبات را کاهش می دهد. این در حالی است که حجم عملیات، حداکثر 5% نسبت به روش tvd مرتبه دوم استاندارد افزایش یافته است.

کدکامپیوتری supt یک بسته نرم افزاری است که جهت حل میدان جریان پتانسیل مافوق صوت سه بعدی حول اجسام با صفحه تقارن عمودن و زاویه حمله می باشد. جایگاه این کد در میان کدهای cfd حدفاصل روشهای تئوریکی خطی ساده و کدهای اویلری می باشد. دراین کد از لزجت مصنوعی جهت موج یابی استفاده شده است . در این کد حل جسم سه بعدی تبدیل به حل تعدادی مساله دوبعدی می شود که باروش پیشروی منظم می توان به نتایجی برای جسم سه بعدی رسید. استفاده از روش فاکتورگیری تقریبی ضمنی باعث شده که حل دو بعدی در صفحات جریان عرضی به کمک حل ماتریسها سه قطری به سرعت بدست آید. دراین کد معادلات ازفضای فیزیکی به فضای محاسباتی برده می شوند ودرآنجا حل می گردند. جهت انتقال، از شبکه منطبق برمرز که به طریق عددی و به کمک روش تولید شبکه جبری بدست آمده، استفاده شده است . تمام این تکنیکها باعث شده تا کد ذکرشده، دقت خوبی در مقایسه با کدهای اویلر داشته باشد، ضمن آنکه حافظه لازم و زمان کامپیوتری حل بسیار کاهش یافته است . این کد برای بالکهای نازک و بال-بدنه نتایج خوبی نمیدهد . علت آن، نحوه شبکه بندی حول جسم می باشد. مشکل دیگر این کد انبساط بیش از حد دربعضی از نواحی میدان جریان است که تولید دانسیته منفی کرده و موجبات توقف حل پیش می آید. دراین پروژه نامه کدمذکور تعمیم یافته و کدجدید نه تنها بعضی معایب کدقبلی رارفع کرده بلکه قابلیتهای زیادی برآن افزوده است . در کد جدید از شبکه های متعامد در مرز استفاده شده بطوریکه قابلیت حل کد قدیم رابرای حل بالکهای نازک بسیارافزایش داده و بالکهای نزدیک به صفحه تخت ، قابل حل شده اند. همچنین استفاده از شیوه ای جهت درنظر گرفتن دانسیته منفی باعث قبول شدن انبساطهای شدیدتر شده است . استفاده از روش چند ناحیه ای کردن میدان جریان حول جسم در صفحه جریان عرضی و تغییر ساختار کدقدیم برای آن، باعث شده تاحل بال-بدنه بسیار آسان شود. ازطرفی تولید شبکه برای هریک از نواحی، انعطاف پذیرتر شده است . کدجدید را می توان برای بال - بدنه مخروطی بابدنه مدور یابیضوی و هرسطح مقطعی ازبال بکار برد . توزیع فشار سطحی محاسبه شده توسط کد جدید برای بال تنهاو بال - بدنه با لبه حمله مادون صوت یا مافوق صوت بانتایج حل کننده های اویلر، دیگر حل کننده های پتانسیل کامل، روشهای تئوریکی خطی و اندازه گیریهای تجربی مقایسه شده است . درمجموع، تطبیق خوبی برای نتایج کد جدید با نتایج تجربی و نتایج روشهای دیگر بدست آمده است .