شبیه سازی عددی جریان سیال روی یک نانوذره توسط روش شبکه بولتزمن

با توجه به پیشرفت روز افزون صنعت در چند دهه اخیر، ذرات ریز مقیاس مورد توجه خاص قرار گرفته اند. جهت حل جریان حول یک نانو ذره نیاز به روش عددی مناسبی است که براساس پیوستگی جریان استوار نباشد. روش شبکه بولتزمن یکی از ابزارهای به روز و موثر درزمینه ی بررسی عددی پدیده هاست که محدودیت پیوستگی جریان بر آن اعمال نمی شود. هدف اصلی این پایان نامه، بررسی جریان حول یک نانو ذره توسط روش شبکه بولتزمن است. در این پایان نامه، ابتدا با بررسی جریان پوازیه داخل لوله و کانال، دقت روش تبادل ممنتم در محاسبه نیرو روی سطوح صاف نشان داده شد. سپس جریان داخل حفره های مستطیلی و نیم دایره ای مورد بررسی قرار گرفت. جهت معتبر سازی کد نوشته شده در زمینه اعمال شرط مرز منحنی از تحلیل جریان حول استوانه بین دو صفحه موازی استفاده شد و توانایی و دقت روش یو مرتبه 2 نسبت به سایر روشهای اعمال شرط مرز منحنی نشان داده شد. در ادامه، جریان حول یک استوانه و کره آزاد (بررسی شرط تقارن محوری) مورد بررسی قرار گرفت و توانایی روش تبادل ممنتم در محاسبه نیرو روی سطوح منحنی نیز مشخص گردید. جهت تکمیل بررسی سطوح منحنی به تحلیل جریان حول یک ایرفویل پرداخته شد. در ادامه، کلیه مسائل مطرح شده، در حالت ریز مقیاس مورد بررسی قرار گرفتند. پس از بررسی جریان داخل میکرو کانال و میکرو لوله توانایی روش طیفی 1، dsbc، dmbc، cbc جهت اعمال شرط لغزش بر روی سطح صاف مشخص گردید. سپس جریان داخل یک میکرو حفره مربعی و نیم دایره ای تحلیل شد. در آخر جریان حول یک میکرو استوانه آزاد و یک نانو ذره با اعمال شرط مرز منحنی، شرط لغزش و شرط تقارن محوری مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل حاکی از دقت روش dmbc جهت اعمال شرط لغزش بر روی سطوح منحنی بود. جهت معتبر سازی نتایج از نتایج تحلیلی در اعداد رینولدز کوچک استفاده شد. در نهایت پس از بررسی تاثیر عدد رینولدز و عدد نادسن بر ضریب درگ و با محاسبه ضریب کانینگهام، تاثیر لغزش بر روی ضریب درگ مشخص گردید. نتایج حاصل نشان دهنده تصحیح ضریب کانینگهام و اضافه نمودن ضریبی از عدد رینولدز در این رابطه بود. لازم به ذکر است که نتایج به دست آمده در کلیه مراحل، همخوانی مناسبی با نتایج مراجع معتبر داشتند.