شبیه سازی پدیده رهایی متناوب گردابه ها در یک جریان دوبعدی حول مانع مربعی در یک کانال، با استفاده از روش شبکه بولتزمن

در این مقاله، مدلی برای شبیه سازی جریان دوبعدی حول مانع مربعی واقع در یک کانال ارائه شده است. تاکنون عمده تحقیقات انجام شده در این خصوص بر جریانهای خارجی حول سیلندر دایروی متمرکز بوده و در زمینه جریان حول مانع مربعی و شناخت تاثیرات دیواره های کانال بر میدان جریان، مطالعات تجربی و عددی کافی صورت نگرفته است. نتایج اندک و پراکنده موجود لزوم مطالعه این نوع از جریان را نشان می دهد. در این تحقیق، بجای حل معادلات غیرخطی ناویر استوکس، از روش شبکه بولتزمن استفاده شده است. این روش با روش های مبتنی بر مکانیک محیط های پیوسته دارای تفاوت های اساسی است. در این روش با استفاده از گسسته سازی معادله دیفرانسیلی بولتزمن و ارائه یک تعریف مجازی از ذرات سیال با جهات حرکت مشخص، نهایتا الگوریتمی به دست می آید که مقادیر ماکروسکوپی جریان سیال را در تمام میدان جریان پیش بینی می نماید. نتایج شبیه سازی این مقاله شامل ارائه الگوهای مختلف جریان دو بعدی حول مانع مربعی، ارائه معادله ای برای تخمین طول ناحیه گردابه های ساکن، تعیین عدد رینولدز بحرانی(مربوط به آغاز پدیده رهایی متناوب گردابه ها)، تخمین فرکانس پدیده رهایی متناوب گردابه ها (عدد استروهال) و محاسبه ضریب پسا برحسب عدد رینولدز می باشد. بر اساس این نتایج، در الگوی جریان دائم با گردابه های متقارن و ساکن در پشت سیلندر، با افزایش عدد رینولدز طول ناحیه گردابه ای به طور خطی افزایش می یابد. همچنین، در الگوی جریان غیردائم، نفوذ ناحیه جدایی از پشت سیلندر به سمت لبه جلویی تاثیرات قابل توجهی بر روند تغییرات عدد استروهال و ضریب پسا دارد.