شبیه سازی سیالات غیر نیوتنی به کمک روش شبکه بولتزمن

چکیده در این پایان نامه به کاربرد روش عددی شبکه بولتزمن در شبیه سازی جریان سیالات غیر نیوتنی و به طورخاص در شبیه سازی جریان خون به عنوان یک سیال غیرنیوتنی پرداخته شده است. این رساله ضمن ارایه معرفی مختصری راجع به روش شبکه بولتزمن، برخی از معادلات ساختاری که برای سیالات غیر نیوتنی ارایه شده را معرفی می نماید. در این بین، معادلات ساختاریی که تاکنون جهت شبیه سازی جریان خون به کار رفته اند بیشتر مورد توجه بوده و در صورت امکان معادله حل تحلیلی این معادلات در جریان داخل کانال یا لوله استخراج شده است. همچنین علت غیر نیوتنی بودن رفتار خون و نقش سلولهای خونی در این امر و پارامتر های موثر در این رفتار، با کمک اطلاعات آزمایشگاهی که توسط محققین دیگر ارایه شده، بیان شده است. در شبیه سازی هایی که به کمک روش شبکه بولتزمن صورت گرفته، ابتدا جریان نیوتنی بین دو صفحه تخت، با شرایط مرزی متفاوت به عنوان مساله نمونه مد نظر گرفته شده و نتایج حل عددی ارایه شده است. در ادامه استخراج معادلات حرکت سیال غیر نیوتنی از معادلات شبکه بولتزمن شرح داده شده و نتایج حل عددی حاصل از شبیه سازی جریان خون، با استفاده از پنج معادله ساختاری غیر نیوتنی ارایه شده است. همچنین اثر پارامتر های مختلف بر دقت و سرعت حل عددی و مقایسه نتایج مدل های مختلف غیرنیوتنی، از دیگر مطالب ارایه شده در این پایان نامه می باشند. در انتها روش برنامه نویسی موازی به کمک روش شبکه بولتزمن تبیین شده و ابزار پردازش موازی نرم افزار matlab معرفی شده است. لازم به ذکر است که کاربرد روش شبکه بولتزمن در شبیه سازی جریان خون به کمک روش شبکه-بولتزمن در دو مدل از پنج مدل مذکور، استخراج معادلات حرکت سیالات غیر نیوتنی از معادلات شبکه بولتزمن و حل عددی جریان غیر-نیوتنی با استفاده از شرایط مرزی سرعت ورودی از جمله نوآوری های این پایان نامه به حساب می آید.