روش ‌بولتزمن‌شبكه اي براي مدلسازي محفظه هاي با مرز ‌مايل و متحرك

LBM for modelingcavities with curved and moving boundaries

در اين مقاله، جريان سيال پايا و تراكم ناپذير در داخل يك محفظه دوبعدي به شكل هاي مثلث قايم الزاويه، ذوزنقه و محفظه اي با ديواره هاي دايروي و نيم‌دايره، با وجود ديواره متحرك با استفاده از روش بولتزمن شبكه ايمورد بررسي قرار گرفته است. تاثير شكل هندسي محفظه بر الگوي جريان نيز مورد بحث قرار گرفته است. براي محفظه مثلثي، نيم‌دايره و محفظه‌ايبا ديواره دايروي، تاثير تغييرات عدد رينولدز بر الگوي جريان بررسي شده است. در محفظه با ديواره دايروي، ملاحظه مي‌شود كه با تغيير اندازه ديواره‌ هاي بالا و پايين محفظه، كه به معني تغيير در اندازه كمان هاي جداشده از دايره است، الگوي جريان كاملاً متفاوتي شكل مي‌گيرد. براي محفظه ذوزنقه اي در عدد رينولدز ثابت، تاثير زاويه اضلاع بر روي الگوي جريان نيز بررسي شده است. با افزايش زاويه اضلاع در محفظه ذوزنقه اي، گردابه پايين محفظه پهن‌ تر و سرانجام به دو گردابه مجزا تقسيم مي شود. نتايج به دست آمده از روش ‌بولتزمن شبكه اي، با نتايج موجود، مقايسه و اعتبارسنجي شده است. روش بولتزمن شبكه اي، روشي مناسب و كارا براي مدلسازي جريان در اين نوع محفظه هاست.

In this paper, steady incompressible flow patterns inside two-dimensional triangle, trapezoidal, semi-circular and arc-square cavities with moving boundaries are studiedvia lattice Boltzmann method. The effects of geometry of the cavities on flow pattern are also discussed. The effects of Reynolds number on the flow patterns in triangular, semi-circular and arc-square cavities are studied. Also, for arc-square cavity, it can be observed that by changing the size of top and bottom walls which means a change in the size of cut arcs from the circular, different flow patterns are formed. The influences of the side angles at constant Reynolds number on the flow patterns in the trapezoidal cavities are investigated. It is found out that the vortex near the bottom wall of trapezoidal cavity breaks up into two smaller vortices as side anglesincrease. The obtained results of the lattice Boltzmann method and the presented boundary condition are compared with those presented in the literature. It can be seen that the lattice Boltzmann method is a suitable method for flow simulation in the mentioned cavities.