روش مرز غوطه ور- شبكه بولتزمن جهت مدل‌سازي جريان سيال غيرنيوتني بر روي مرزهاي منحني

Immersed boundary - lattice Boltzmann method for modeling non-Newtonian fluid flow around curved boundaries

دراين مطالعه بااستفاده ازروش مرزغوطه ورشبكه بولتزمن به مدل‌سازي جريان سيال غيرنيوتني بامدل تواني برروي سطوح منحني پرداخته شده است. ازجمله ويژگي هاي اين روش درمطالعه حاضر،مي توان به صورت فشاري معادلات شبكه بولتزمن جهت مدل‌سازي مناسب گراديان فشاردرسيستم موردمطالعه اشاره كرد. بعلاوه جهت اعمال شرط مرزي عدم لغزش دراطراف مرزجسم،روش مرزغوطه-وربه صورت ضمني به كارگرفته شده است. همچنين براي مدل‌سازي مناسب فيزيكي هندسه مورد مطالعه و همچنين اعمال خواص غيرنيوتني سيال، پارامتر هاي تبديل متغير هاي فيزيكي به متغير-هاي روش شبكه بولتزمن معرفي شده است. درابتدا توانايي اين روش درمدل‌سازي سيال غيرنيوتني با مدل تواني دراطراف استوانه دايروي در داخل كانال در محدوده بررسي شده است. دراين راستا،ميدان سرعت دركانال بررسي شده و ضريب درگ بدست آمده از حل عددي حاضر تطابق خوبي با نتايج تحقيقات پيشين از خود نشان مي دهد. در ادامه به بررسي ميدان جريان و ضريب درگ جريان سيال غير نيوتني با مدل تواني برروي استوانه بيضوي در سه نسبت ابعادي 2،5/1،1 پرداخته شده است. نتايج نشان مي-دهند كه در مقايسه با نسبت ابعادي، عدد رينولدز تاثير بيشتري بر كاهش ميزان ضريب درگ بر روي سيلندر بيضوي داشته و تغييرات شاخص مدل تواني كمترين تآثير را بر كاهش ميزان ضريب درگ دارد.

In this paper, the immersed boundary-lattice Boltzmann method has been employed to simulate non-Newtonian flow around curve boundaries. The pressure base lattice Boltzmann equations have been used to solve the Eulerian domain to estimate proper pressure gradient in the Poiseuille flow. In addition Immersed boundary method (IBM) utilizes a discrete set of force density is also used to represent the effect of boundary on flow domain. In addition to simulate the real physical dominate problem and study the right effects of non-Newtonian fluid properties, scaling parameters have been introduced to notice the relationship between physical and lattice variables. At First, the capability of present method is examined for simulating the power-law fluid flow around a confined circular cylinder and the results show good agreement with previous study. In the following, the power-law fluid flow around elliptical cylinder in a channel is investigated for three aspect ratios and for . Results show that, in comparison to aspect ratio, Reynolds number has greater effects on Drag reduction of elliptic cylinder. On the other hand power law index has the least effect on drag reduction.