بررسی جمله ی نیرو در روش نیروی مرزی خارجی برای اجسام غوطه ور با استفاده از معادله ی شبکه ی بولتزمن

در کار حاضر، روش شبکه ی بولتزمن به همراه روش نیروی مرزی خارجی برای شبیه سازی جریان سیال به کار گرفته شده است. شبیه سازی سیال، با استفاده از یک شبکه ی منظم و ثابت اویلری که در تمام محدوده ی محاسباتی وجود دارد، انجام گرفته است؛ در حالی که شبیه سازی مرز جسم جامد با استفاده از یک شبکه ی لاگرانژی که متحرک و تغییر شکل پذیر می باشد، صورت گرفته است. نیروی تعاملی بین جامد و سیال در روی مرز جسم جامد با کمک روش نیروی مرزی خارجی محاسبه شده است. روش های متفاوتی برای اعمال نیروی مرزی خارجی در معادله ی شبکه ی بولتزمن وجود دارد که اساس آن ها بر یکی از موارد زیر است: (الف) تأثیر نیرو در جملات برخورد و تصحیح آن ها و(ب) تأثیر نیرو در جملات برخورد و تصحیح سرعت های ماکروسکوپی در روش شبکه ی بولتزمن. برای بالا بردن دقت و توسعه دادن روشی جدید در این مطالعه به بررسی نحوه ی اثرگذاری این نیرو بر نتایج، پیداکردن بهترین شیوه ی اعمال نیروی خارجی و مدل سازی هندسه های مختلف برای بررسی صحت روش پرداخته شده است. نتایج به دست آمده در مورد شبیه سازی جریان سیال از روی استوانه در شرایط مخلف نشان می دهندکه روش "الف" با توجه به افزایش لزجت سیال، قابلیت اعتماد بیشتری نسبت به روش " ب" دارد. علاوه بر این، ما در این بررسی با اعمال نیروی خارجی به گونه ای متفاوت در معادله ی بولتزمن به توسعه و دقت روش شبکه ی بولتزمن که هدف اصلی این تحقیق می باشد، دست یافتیم. مزیت دیگری که کار حاضر نسبت به کارهای قبلی انجام شده با استفاده از روش نیروی مرزی خارجی دارد، عدم حساسیت روش ارائه شده به اندازه ی شبکه بندی جسم جامد است که این کار با تصحیح انتگرال هایی که برای میان یابی خواص روی جسم جامد وسیال استفاده می شوند، صورت گرفته است. با ضرب کردن انتگرال ها در طول قوس بین دو گره ی دلخواه حساسیت روش به تعداد گره ها از بین رفته است. با توجه به اصلاحات فوق، شبکه بندی تابع تعداد گره ها برای جسم جامد نیست و می توان جهت رسیدن به نتایج هرچه دقیق تر شبکه ی مورد نظر را به دلخواه ریز یا درشت نمود. دقت روش شبکه ی بولتزمن با استفاده از نیروی مرزی خارجی با توجه به تصحیح های صورت گرفته در کار حاضر، به کمترین خطای ممکن در مقایسه با تمام شیوه های موجود رسیده است.