شبيه سازي جريان هاي لزج با استفاده از روش حجم محدود – شبكه بولتزمن

در اين تحقيق با استفاده از معادله شبكه بولتزمن، يك شبيه سازي براي جريان هاي لزج ارايه شده است كه در آن از روش حجم محدود با طرح مركزيت سلول براي گسسته سازي معادله بولتزمن بر روي شبكه چهار ضلعي با شكل دلخواه استفاده شده است. در اين مقاله از طرح گسسته سازي بالادست به منظور افزايش همگرايي جمله شار و از طرح هاي مرتبه بالا براي محاسبه جمله برخورد مورد استفاده قرار گرفته اند و شرايط مرزي با توجه به طرح مركزيت سلول ارايه شده اند. به منظور بررسي صحت و دقت نتايج، جريان هاي لايه مرزي و انبساط ناگهاني متقارن مورد شبيه سازي قرار گرفته اند. براي هر كدام از جريان هاي فوق، نتايج حاصل با نتايج دقيق تحليلي يا تجربي معتبر مقايسه شده اند كه بيانگر دقت بالاي روش ارايه شده به منظور تحليل جريان هاي مختلف سيال مي باشد.

In this paper, a viscous flow simulation is presented using the Lattice Boltzmann Equation (LBE). A finite volume approach is adapted to discretize the LBE on a cell-centered, arbitrary shaped, rectangular tessellation. The formulation includes upwind scheme and high order descretization schemes for the flux term and collision operator respectively. A consistent open and solid boundary treatment according to cell-centered scheme also addressed, which resulted in a wider domain of stability and faster convergence. Validation of the results is conducted by symmetric sudden expansion. The results are compared with reliable analytical or experimental results, indicating the accuracy and robustnessʹ of the proposed method for analyzing different flows of the interest.