تحلیل جریان سیال همراه با یک جسم متحرک در آن با روش شبکه بولتزمن

در سال های اخیر تحقیقات بر روی اثر متقابل بین سیال و اجسام متحرک توجه زیادی را به خود جلب کرده است. شبیه سازی جریان در اطراف اجسام در حال حرکت به صورت دقیق و کارآمد، یک چالش بزرگ پیش پای تکنیک های عددی قرار می دهد و در حال حاضر، در اولویت مسائل دینامیک سیالات محاسباتی قرار دارد. زمانیکه یک هندسه پیچیده در دامنه حل غوطه ور می شود، بدلیل ایجاد شبکه ی محاسباتی نامطلوب و فرآیند پیچیده حل ناشی از وابستگی قوی بین گسسته سازی معادلات حاکم بر جریان و اعمال شرایط مرزی، روش های معمول حل جریان در دینامیک سیالات محاسباتی، چندان کارآمد نیست. برای رفع این مشکل از روش مرزپوششی استفاده می شود. در این پـایان نامه، روش مرز شناور در چارچوب روش شبکه بولتزمن، پیاده سازی شده است. جریان داخل حفره به همراه یک مانع مربعی و یک مانع دایروی شبیه سازی شده است. نتایج حاصل نشان می دهد شکل گردابه های ایجاد شده، اندازه و محل آن ها به عدد رینولدز جریان، محل قرارگیری مانع و اندازه مانع بستگی دارد. با افزایش عدد رینولدز، گردابه های تشکیل شده قوی تر و نواحی جدایی جریان روی مانع، بزرگتر می شود. در ادامه جریان آزاد حول استوانه بررسی گردید. بسته به عدد رینولدز، الگوی جریان متفاوت شده است. با افزایش عدد رینولدز، ضریب دراگ استوانه، کاهش می یابد.جریان حول استوانه ساکن بین دو صفحه موازی، در اعداد رینولدز مختلف بررسی شده است. در اعداد رینولدز 60 و 100 ریزش گردابه دیده می-شود. در نهایت جریان حول استوانه متحرک که حرکت طولی با سرعت ثابت و حرکت عرضی به صورت نوسانی انجام می دهد شبیه سازی شده است. در حرکت طولی، با توجه به اینکه استوانه با سرعت ثابت حرکت می کند، مثل آن است که استوانه ساکن باشد، و نتایج در زمان های مختلف مشابه هم هستند. در حرکت عرضی استوانه، نتایج مربوط به ضریب دراگ به صورت نوسانی بدست آمده است.