به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « روش شبکه بولتزمن » در نشریات گروه « مکانیک »

تکرار جستجوی کلیدواژه «روش شبکه بولتزمن» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»
  • بابک روشنی، احمدرضا رحمتی*
    در کار حاضر رسوب میکروذرات برای جریان در کانال با مانع بیضوی با مساحت ثابت اما با ضریب شکل های متفاوت بررسی شده است. شبیه سازی عددی به روش شبکه بولتزمن به همراه روش لاگرانژی برای مسیریابی ذرات انجام شده است. مدل شبکه ی استفاده شده در کار حاضر مدل دو بعدی و 9 سرعته،9Q2D، است. از شرط مرزی منحنی شکل برای مرز موانع استفاده شده است. ذرات با شرایط استاندارد در ورودی کانال تزریق شده اند. گرانش، نیروی دراگ، نیروی براونی و نیروی لیفت سافمن در معادله حرکت ذرات در نظر گرفته شده است. پارامتر هندسی نسبت اقطار مانع که به عنوان ضریب شکل در نظر گرفته می شود با پارامترهای جریان مانند عدد رینولدز برای رسوب و پراکندگی ذرات در نظر گرفته شده اند. نتایج مورد نظر برای هر دو متغیر ضریب شکل و عدد رینولدز با 8 ضریب شکل و 5 عدد رینولدز مختلف بررسی شده اند. نتایج نشان از تاثیر ضریب شکل بر روی جریان سیال با ممانعت از عبور جریان و تغییر در نوع جریان دارد. این تغییر در اعداد رینولدز مختلف نیز قابل مشاهده است. همچنین تغییر ضریب شکل با تغییر در نوع جریان و مکانیزم های رسوب باعث تغییر در نیروهای وارده بر ذرات و رسوب ذرات می شود. به طور کلی تاثیر متغیرهای مورد نظر با تعداد ذرات رسوب شده تفسیر شده است.
    کلید واژگان: روش شبکه بولتزمن, مسیریابی ذرات, مکانیزم رسوب, ضریب شکل}
    Babak Roshani, Ahmadreza Rahmati *
    In the current study, transportation of the microparticles deposition through a channel has been investigated where elliptical obstacle with constant cross sectional area but different shape factors was assumed in the channel. Numerical simulation was conducted using lattice Boltzmann method, and Lagrange method was used for particle tracking. A two-dimensional and nine-velocity model was used as the network model. A curved boundary condition was applied for the obstacle boundaries. In the designed model, particles at standard condition were injected at the inlet of the channel. Gravity force, drag force, Brownian force and Soffman lift force were applied in the motion equation of the particles. The effect of shape factor as a geometrical parameter, which was defined as the ratio of the diameters of elliptical obstacle, and the flow parameters such as Reynolds’ number was examined on the particle deposition and particle scattering. Results were examined at eight different shape factors and five different Reynolds numbers .Results revealed that the change in the shape factor varies the effect of the obstacle in the flowing stream, and also changes the flow regime. This variation was obtained at different Reynolds numbers. Furthermore, changes of the shape factor associated with variations in the flow regime and deposition mechanisms, changes the forces exerted on the particles. Generally, the effect of the mentioned parameters can be interpreted based on the number of the precipitated particles.
    Keywords: Lattice Boltzmann Method, Particle Tracking, Deposition Mechanism, Shape Factor}
  • احسان مهرابی گوهری*، محمد سفید، علیرضا ملوزه

    در این پژوهش، با بکارگیری روش ترکیبی شبکه بولتزمن و  نمایه هموار، برای بستر با سیال غیرنیوتنی قانون توانی،  اثر تغییر پارامترهای هندسی و سیال بر رفتار انبساطی بستر  مطالعه شده است. بررسی ها برای 7 هندسه متفاوت و 4 سیال نیوتنی و غیرنیوتنی با اندیس قاعده توانی 0.8 تا 1 انجام شده است. نتایج بستر با سیال  نیوتنی تخلخل بیشتری نسبت به بستر با سیال غیرنیوتنی نشان می دهند. همچنین افزایش اندیس قاعده توانی سبب افزایش تخلخل بستر شده و تخلخل بستر غیرنیوتنی با افزایش چگالی ذرات جامد و ارتفاع اولیه بستر کاهش یافته است. بررسی نسبت تخلخل در بسترغیر نیوتنی نشان داد که با افزایش قطر ذرات جامد این نسبت کاهش و با افزایش قطر بستر سیالی، افزایش می یابد. علاوه بر این مقایسه نتایج بستر با محلول کربوکسی متیل سلولز 0.1%  به عنوان سیال نشان داد که تاثیر کاهش قطر ذرات در بستر برای افزایش نسبت تخلخل 2 برابر بیشتر از تاثیر افزایش قطر بستر است. در نهایت خروجی های مدل نشان دادند نسبت تخلخل برای بستر شامل ذرات جامد با قطرهای مختلف، کمتر از بستر حاوی ذرات با قطرهای برابر است.

    کلید واژگان: بستر سیالی مایع-جامد, روش شبکه بولتزمن, روش نمایه هموار, سیال غیرنیوتنی قانون توانی, تخلخل بستر سیالی, حداقل سرعت سیالیت}
    E. Mehrabi Gohari *, M. Sefid, A. R. Maloozeh

    In this research, by using the combined lattice Boltzmann and smooth profile method, for power law non-Newtonian fluidized bed, the effect of changing the geometric and fluid on the expansion behavior of the bed has been studied. Investigations have been carried out for 7 different geometries and 4 Newtonian and non-Newtonian fluids with a power law index of 0.8 to 1. The results of the bed with Newtonian fluid show more porosity than the bed with non-Newtonian fluid. Also, increasing the index of the power law caused an increase in the porosity of the bed, and the porosity of the non-Newtonian bed decreased with an increase in the density of solid particles and the initial height of the bed. Investigating the porosity ratio in the non-Newtonian bed showed that with the increase in the diameter of the solid particles, this ratio decreases and increases with the increase in the diameter of the fluid bed. In addition, comparing the results of the bed with carboxymethyl cellulose 0.1% solution as fluid showed that the effect of reducing the particle diameter in the bed, to increase the porosity ratio is 2 times more than the effect of increasing the diameter of the bed. Finally, the output of the model showed that the porosity ratio for the bed containing solid particles with different diameters is lower than the bed containing particles with equal diameters.

    Keywords: Liquid-solid fluidized bed, Lattice Boltzmann method, smoothed profile method, Power-law non-Newtonian liquid, fluidized bed porosity, minimum fluidization velocity}
  • یاسر جعفری، محمد طیبی رهنی، محمدرضا سلیمی، رینهارد میلر

    در مقاله حاضر روش های شبیه سازی جریان چندفازی در حضور سورفکتانت ها  در 3 دسته مبتنی بر ناویر-استوکس،  تابع توزیع و مبتنی بر نیروهای بین مولکولی طبقه بندی و هر یک جداگانه تشریح شده است. روش های مبتنی بر ناویر-استوکس در دو دسته روش های ردیابی سطح مشترک و روش های صید سطح مشترک قرار می گیرند. روش های مبتنی بر نیروهای بین مولکولی به عنوان روش های ذره مبنا و با دیدگاه لاگرانژی در برخورد با میدان جریان عمل می کنند. مدل های پرکاربرد در روش های مبتنی بر تابع توزیع  نیز در انتها معرفی شده اند. گستره وسیعی از روش های عددی انتخاب های زیادی را پیش روی پژوهشگران قرار داده است. شناخت و درک قابلیت ها و جزییات این روش ها کمک خواهد کرد تا با توجه به امکانات سخت افزاری، مناسب ترین روش عددی انتخاب و نتایج قابل اعتماد و مقرون به صرفه ای حاصل شود.

    کلید واژگان: سورفکتانت ها, جریان سیالات چندفازی, ناویر-استوکس, روش دینامیکی مولکولی, روش شبکه بولتزمن}
    Yaser Jafari, MohammadTaeibi Rahni, MohammadReza Salimi, Reinhard Miller

    In this article, the simulation methods of multiphase flow in the presence of surfactants are classified into 3 categories based on Navier-Stokes, distribution function, and based on intermolecular forces, and each one is described separately. Navier-Stokes-based methods fall into two categories: interface tracking methods and interface capture methods. Methods based on intermolecular forces act as particle-based methods with a Lagrangian perspective in dealing with the flow field. The widely used models in the methods based on the distribution function are also introduced at the end. A wide range of numerical methods has put many choices in front of researchers. Knowing and understanding the capabilities and details of these methods will help to select the most appropriate numerical method and obtain reliable and cost-effective results according to the hardware facilities.

    Keywords: Surfactants, Multiphase flow, Navier-Stokes, Molecular Dynamics Method, Lattice Boltzmann Method}
  • محمد نعمتی، محمد سفید*

    در مطالعه حاضر، میزان آنتروپی تولید شده ناشی از انتقال حرارت دوگانه نانوسیال ترکیبی درون محفظه K شکل تحت اثر میدان مغناطیسی یکنواخت و غیریکنواخت و جذب/تولید گرما یکنواخت بررسی شده است. شبیه سازی با نوشتن کد رایانه ای به زبان فرترن و با استفاده از روش شبکه بولتزمن صورت پذیرفته است. تغییرات عدد رایلی، عدد هارتمن، ضریب جذب/تولید گرما، نسبت هدایت حرارتی، نسبت ابعاد محفظه و نوع اعمال میدان مغناطیسی و کسر حجمی نانوذرات به عنوان متغیرهای اصلی این بررسی مورد ارزیابی قرار گرفته اند. نتایج نشان داد می توان قدرت جریان، میزان انتقال حرارت و آنتروپی تولید شده را با اعمال میدان مغناطیسی کاهش داد. کاهش کمتر عدد ناسلت متوسط با غیر یکنواخت اعمال کردن میدان مغناطیسی حاصل می شود. افزایش ضریب جذب/تولید گرما به دلیل افزایش دمای مجموعه منجر به کاهش عدد ناسلت متوسط می شود که این اثر با افزایش عدد هارتمن، بیشتر می شود. افزودن نانوذرات به سیال پایه در حالتی که هدایت پدیده غالب است، موجب افزاش میزان انتقال حرارت می شود. انتقال حرارت تابعی از نسبت ضریب هدایت حرارتی و عدد رایلی بوده و افزایش این دو پارامتر اثرات جابجایی را افزایش می دهد و در این شرایط، اثر افزایش عدد هارتمن نمایان تر است. افزایش نسبت ابعاد محفظه منجر به کاهش عدد ناسلت متوسط و آنتروپی شده ولی اثر افزودن نانوذرات در این حالت بیشتر است. آنتروپی تولیدی با افزایش عدد هارتمن کاهش و با افزایش عدد رایلی و ضریب جذب/تولید گرما افزایش می یابد.

    کلید واژگان: انتقال حرارت دوگانه, نانوسیال ترکیبی, میدان مغناطیسی غیر یکنواخت, تغییر نسبت ابعاد محفظه, تولید آنتروپی, جذب, تولید حرارت یکنواخت, روش شبکه بولتزمن}
    Mohammad Nemati, Mohammad Sefid *

    In the present study, the entropy generated due to the conjugate heat transfer of the hybrid nanofluid inside the K-shaped chamber under magnetic field and uniform heat absorption/generation is investigated. The simulation was performed by writing computer code in Fortran language using the lattice Boltzmann method. Variations in Rayleigh number, volumetric fraction of nanoparticles, Hartmann number, heat absorption/generation coefficient, thermal conductivity ratio, chamber aspect ratio and type of magnetic field applied have been evaluated as the main variables of this study. The findings showed that the flow strength, heat transfer rate and entropy produced could be reduced by applying a magnetic field. A lower reduction of the average Nusselt number is achieved by non-uniform application of a magnetic field. Increasing the heat absorption/generation coefficient due to increasing the set temperature leads to decreasing the mean Nusselt number, which this influence increases with increasing the Hartmann number. Addition of nanoparticles to the base fluid in which the conduction of the phenomenon is predominant, increases the rate of heat transfer. Heat transfer is a function of the ratio of thermal conductivity and Rayleigh number that increasing these two parameters increases the convection effects, and in this case, the effect of increasing the Hartmann number is more pronounced. Increasing the chamber aspect ratio leads to a decline in the mean Nusselt number and entropy production, but the effect of adding nanoparticles is greater in this case. Entropy production decreases with increasing Hartmann number and increases with Rayleigh number and heat absorption/generation coefficient.

    Keywords: Conjugate Heat Transfer, Hybrid Nanofluid, Non Uniform Magnetic Field, Variation of Aspect Ratio, Entropy Production, Uniform Heat Absorption, Generation, Lattice Boltzmann Method}
  • اسلام عزت نشان*، علی اصغر خسروآبادی، ایوب فتاحی

    در مقاله حاضر، یک الگوریتم عددی کارآمد و موثر بر اساس روش شبکه بولتزمن جهت شبیه سازی دوبعدی جریان های چندفازی در نسبت های چگالی و لزجت بالا توسعه داده شده است. کارآیی و دقت حل عددی حاضر جهت مدل سازی رفتار دینامیکی جریان های چندفازی با استفاده از اضافه کردن معادله آلن-کاهن برای مدل سازی دینامیک فصل مشترک بهبود داده شده است. همچنین، جهت افزایش کارآیی روش برای حل دینامیک قطرات در گستره وسیعی از سرعت های برخورد، از عملگر برخورد با زمان آرامش چندگانه استفاده شده است. جهت صحت سنجی و ارزیابی دقت حل، حالت تعادل یک قطره روی سطح صاف آب دوست و آب گریز مطالعه شده است. سپس، برخورد قطره روی سطح یک استوانه و یک حفره با در نظر گرفتن اثر شتاب گرانش بررسی شده و نتایج به دست آمده از حل حاضر با نتایج دیگران مقایسه شده که تطابق خوبی را نشان می دهند. همچنین، مطالعه تغییرات ارتفاع قطره روی سطوح آب دوست و آب گریز در ضخامت های مختلف فصل مشترک و در زاویه های تماس مختلف از نتایج این مطالعه است که شناخت خوبی از فیزیک پیچیده آنها ایجاد می کند. نتایج حاضر نشان می دهد که اضافه شدن معادله آلن-کاهن به معادله روش شبکه بولتزمن در کنار استفاده از زمان آرامش چندگانه منجر به توسعه یک روش عددی کارآمدی شده که با استفاده از آن، امکان مطالعه انواع جریان های چندفازی کاربردی در نسبت های چگالی 1000 و نسبت های لزجت 100 با دینامیک فصل مشترک پیچیده فراهم است.

    کلید واژگان: روش شبکه بولتزمن, معادله آلن-کاهن, جریان چندفازی, دینامیک برخورد قطره, سطح منحنی}
    Eslam Ezzatneshan *, Aliasghar Khosroabadi, Ayoub Fattahi

    In this paper, an efficient lattice Boltzmann method is applied for the simulation of two-phase flow problems at high density and viscosity ratios. The present lattice Boltzmann method employs the Allen-Cahn equation to model the interfacial dynamics between two phases and an appropriate collision operator is implemented to ensure the stability of the numerical solutions. The performance of the numerical algorithm is examined by studying droplet dynamics at different flow conditions. Herein, the equilibrium state of a droplet on the flat and curved walls is verified by considering the wetting properties, namely the hydrophilic and hydrophobic characteristics, for solid surfaces. The multiphase flow pattern and interfacial dynamics of an impinging droplet on a cylinder surface and a semicircular cavity are also investigated and the obtained results are compared with the available data. The present study demonstrates that the curved wall considering the wettability effects significantly affects the droplet dynamics, depending on the properties of the liquid phase and the flow conditions. This work also shows that the lattice Boltzmann method with the Allen-Cahn equation is more stable for simulation of liquid-gas systems at density ratio 1000 and viscosity ratio 100 which makes this method more suitable for predicting practical flow characteristics.

    Keywords: Lattice Boltzmann Method, Allen-Cahn Equation, Multiphase Flows, Droplet Impingement Dynamics, Curved Surface}
  • ساعد بازخانه، ایمان زحمت کش*
    در مقاله حاضر، اختلاط در جریان الکترواسموتیک در حضور یک میدان مغناطیسی با سه موقعیت مختلف مکانی به صورت عددی مطالعه و شبیه سازی شده است. هندسه جریان یک مجرای دوبعدی بین دو صفجه موازی است و جریان مورد نظر تراکم ناپذیر، دایم و آرام فرض شده است. معادلات حاکم بر مساله، شامل معادلات اندازه حرکت اصلاح شده (ناویر-استوکس) برای میدان جریان سیال، معادلات میدان های پتانسیل الکتریکی خارجی و داخلی، معادلات توزیع غلظت یون های مثبت و منفی (ارنست-پلانک)، معادله میدان مغناطیسی و معادله ی غلظت گونه ها به روش عددی حجم محدود حل شده است.به منظور اعتبارسنجی برنامه عددی، یک جریان ایده آل الکترواسموتیک که در آن سراسر دیواره ها باردار می باشد، شبیه سازی گردیده است و نتایج آن با نتایج تحلیلی موجود مقایسه شده است.نتایج عددی نشان می دهد که در حضور یک میدان مغناطیسی برای جریان در یک ریزمجرا، راندمان اختلاط نسبت به حالت عدم حضور میدان مغناطیسی افزایش چشم گیری می یابد، به طوری که راندمان اختلاط نهایی حداکثر به 3/93 درصد می رسد. البته این در حالی است که میدان مغناطیسی قبل از لایه دوگانه الکتریکی اعمال شده باشد.
    کلید واژگان: میدان مغناطیسی, محیط متخلخل, روش شبکه بولتزمن, مدل دارسی-برینکمن-فرچهیمر, روش تاگوچی}
    Saed Bazkhane, Iman Zahmatkesh *
    In this study, heat transfer of nanofluid in a channel with an externally–applied magnetic field and a porous obstacle is simulated and discussed. To simulate the flow field inside the obstacle, the Darcy–Brinkman–Forchheimer model is implemented in the LBM method. Thereafter, effects of influencing parameters on the heat transfer rate are analyzed utilizing the experimental design method. The results show that the nanoparticles type has the greatest effect on the heat transfer with the contribution ratio of 62.79%. The second and the third parameters are the obstacle size and the Reynolds number, with the contribution ratios of 20.71% and 7.58%, respectively. The contribution ratios of the Hartmann number and the nanoparticles fraction are estimated about 3%. However, it is found that in this problem, the influences of the porosity, type, and the Darcy number of the obstacle on the mean Nusselt number are almost negligible.
    Keywords: Nanofluid, Magnetic field, porous media, LBM method, Darcy-Brinkman-Forchheimer model, Taguchi method}
  • محمد نعمتی، محمد سفید*، هاجر محمدزاده

    در این مطالعه اثر میدان مغناطیسی و شکل و نسبت ابعاد دیواره محفظه بر انتقال حرارت جابجایی طبیعی سیال غیرنیوتنی با مدل توانی به روش شبکه بولتزمن بررسی شده است.دیواره سمت چپ و راست بترتیب در دمای ثابت گرم و سردقرار دارد و سایر دیواره ها آدیاباتیک هستند.تاثیر پارامترهایی چون عدد هارتمن، شاخص توانی سیال غیرنیوتنی، نسبت ابعاد و شکل دیواره محفظه بررسی شده است.نتایج نشان میدهد افزایش شاخص توانی، نسبت ابعاد و عدد هارتمن سبب کاهش عدد ناسلت متوسط میگردد.عموما بیشترین انتقال حرارت مربوط به حالتی است که دیواره مورب باشد.افزایش شاخص توانی سبب کاهش اثر میدان مغناطیسی میگردد.

    کلید واژگان: روش شبکه بولتزمن, جابجایی طبیعی, سیال غیرنیوتنی, میدان مغناطیسی, شکل مختلف دیواره}
    Mohammad Nemati, Mohamad Sefid *, Hajar Mohamadzade

    In this paper, the effect of shape and aspect ratio of wall on natural convection heat transfer of non-Newtonian fluid with power law model within two-dimensional enclosure in the presence of a uniform magnetic field by lattice Boltzmann method (LBM) is investigated. The left wall is at a constant hot temperature, while the right wall is kept on cold constant temperature and other walls are considered adiabatic. In this simulation, the flow field and temperature are calculated by simultaneously solving the flow and temperature distribution functions. The effect of various parameters such as Hartmann number, aspect ratio, different shape of the wall and power index of non-Newtonian fluid is investigated. The results show that increasing power index, aspect ratio and Hartmann number decrease the average Nusselt number. Also, the highest amount of heat transfer is generally associated with the case of a triangular wall. In addition, increasing the power index reduces the effect of the magnetic field.

    Keywords: Lattice Boltzmann Method, Natural convection, Non-Newtonian fluid, Magnetic field, Different wall shape}
  • پژمان رستگار راجعونی، احمدرضا رحمتی*

    به منظور شبیه سازی جریان چندفازی در حضور میدان الکتریکی با استفاده از روش شبکه بولتزمن از سه تابع توزیع استفاده می شود که دو تابع توزیع به منظور استفاده از مدل مبتنی بر میدان فاز هی- چن- ژانگ و یک تابع توزیع به منظور حل میدان پتانسیل است. در ابتدا با استفاده از قانون لاپلاس و آزمون رهاسازی قطره توانایی برنامه کامپیوتری در اعمال کشش سطحی سنجیده شده است. نتایج حاصل نشان می دهد که برنامه عددی حاضر، قادر است نیروی کشش سطحی تنظیمی را به خوبی مدل کند. سپس با استفاده از شبیه سازی ناپایداری رایلی- تیلور توانایی برنامه کامپیوتری در اعمال نیروهای حجمی سنجیده شده است که نشان می دهد نتایج برنامه عددی نوشته شده با نتایج عددی موجود در مراجع همخوانی نزدیکی دارد. در این پژوهش برای اولین بار، اثر حضور میدان الکتریکی بر قطره غوطه ور در یک سیال دیگر و به علاوه حضور قطره در محیط متخلخل با استفاده از روش شبکه بولتزمن بررسی شده است. بدین منظور ابتدا حرکت قطره در اثر اختلاف پتانسیل در محیط های متخلخل و غیرمتخلخل بررسی شده است. پس از مدل سازی حرکت قطره در اثر اختلاف پتانسیل، دو میدان الکتریکی در جهت عکس یکدیگر به قطره وارد شده است تا تغییر شکل قطره بررسی شود. سپس با اعمال تست های مختلف نشان داده شده است که در یک اختلاف پتانسیل مشخص، قطره پس از تغییر شکل زیاد، تجزیه شده و به قطرات کوچک تر تقسیم می شود. تجزیه قطرات در یک امولسیون پیش مخلوط، تکنیکی رایج در تولید قطرات مونودیسپرس است. وجود قطرات مونودیسپرس در یک امولسیون باعث بهبود خواص فیزیکی از نظر کارشناسان علم پلیمر می شود

    کلید واژگان: روش شبکه بولتزمن, جریان چند فازی, میدان الکتریکی, تغییر شکل و تجزیه قطره, محیط متخلخل}
    P. Rastegar Rajeouni, A. R. Rahmati*

    In order to simulate multiphase flow in the presence of dielectric current using the Lattice Boltzmann Method (LBM), three distribution functions are used, two of which for using the He-Chen-Zhang phase field model and one for solving the potential field. Initially, the ability of the code to apply surface tension was tested using the Laplace law and the drop release test. The results show that the present numerical program is capable of modeling well the regulated surface tension force. Then, the Rayleigh–Taylor instability simulation is used to evaluate the codechr('39')s ability in applying volume forces. The results by the developed numerical program are in good agreement with the numerical results in the references. In this study, for the first time, the effect of electric field on a droplet immersed in another fluid and the presence of droplet in a porous medium is investigated by LBM. For this purpose, first the droplet motion due to the potential difference in the porous and non-porous media is investigated. After modeling the droplet motion due to the potential difference, two electric fields areapplied to the droplet to reverse the droplet deformation. Through various tests, it is shown that at a given potential difference, the droplet breaks down after much deformation and is divided into smaller droplets. The decomposition of droplets in a pre-mixed emulsion is a common technique in the production of monodisperse droplets. The presence of monodisperse droplets in an emulsion improves the physical properties of polymer science experts.

    Keywords: Lattice Boltzmann Method, Multiphase Flow, Electric Field, Droplet Deformation, break-up, Porous Media}
  • حسن سجادی*، امین امیری دلویی، گودرز احمدی

    در این مقاله از روش عددی شبکه بولتزمن بر پایه مدل زمان آرامش چند گانه برای بررسی تاثیر مکان دریچه ورودی هوا بر رفتار ریزگردها داخل ساختمان استفاده شده است. هندسه مورد بررسی در این مقاله اتاقی با نسبت 1/0 یک اتاق واقعی با ابعاد 914/0×457/0×305/0 متر انتخاب شده و دو موقعیت مختلف (سقف و کف) برای دریچه ورودی هوا با ابعاد 101/0×101/0 متر در نظر گرفته شده است. از آنجاییکه جریان داخل اتاق مغشوش است از مدل حل ادی های بزرگ همراه مدل استاندارد اسماگورنسکی استفاده شده است. همچنین ذرات با ابعاد 1 و 10 میکرومتر برای بررسی نحوه انتشار و ته نشینی بر روی دیواره های اتاق انتخاب گردیده است. تعداد ذرات ته نشین شده و همچنین خارج شده از اتاق برای ذرات با اندازه های مختلف نشان داد، هنگامی که دریچه در کف اتاق قرار دارد خروجی ذرات با سایز بزرگ (10 میکرومتر) نسبت به حالتی که دریچه در سقف قرار دارد بیشتر است و از لحاظ کیفیت، هوای داخل اتاق مناسب تر خواهد بود. اما برای ذرات با سایز کوچک (1 میکرومتر) تفاوت چندانی در خروجی ذرات مشاهده نشد. نتایج نشان داد که نیروی گرانش تاثیر زیادی در ته نشینی ذرات روی کف اتاق دارد به طوری که برای حالت دریچه ورودی هوا در سقف، میزان ته نشینی ذرات با اندازه 10 میکرومتر بر روی کف بسیار بیشتر (حدود 100 برابر) از ذرات با اندازه کوچک (1 میکرومتر) است.

    کلید واژگان: روش شبکه بولتزمن, مدل زمان آرامش چندگانه, ته نشینی ذرات, مدل حل ادی های بزرگ}
    Hasan Sajjadi *, Amin Amiri Delouei, Goodarz Ahmadi

    In this work Multi-Relaxation Time Lattice Boltzmann Method (MRT-LBM) is used to investigate the effect of the inlet air position on particle motion in a room. The sub-scale modeled room is one-tenth the scale of a full-size room with dimensions of 0.914 m×0.305 m×0.457 m and two different positions (ceiling and floor) are considered for the inlet air with dimension of 0.101m×0.101m. Large Eddy Simulation (LES) with Standard Smagorinsky model is utilized to simulate the turbulent indoor airflow. Particles with 1 and 10 micrometer sizes are selected for investigation of particle dispersion and deposition on the walls of the room. Number of deposited particles and those exiting the room show that when the inlet air is on the floor, the number of particles leaving through the exhaust register with bigger size (10µm) is more than the case for ceiling position. For smaller particles (1 µm) there is no significant difference between the floor and ceiling position of the inlet air for particles leaving the room thought the exhaust register. Results show that the gravity force significantly affect the particle deposition, as the number of deposited 10 µm particles on the floor are about 100 times that of the deposited 1 µm particles when the inlet air position is at ceiling.

    Keywords: Lattice Boltzmann Method, MRT, Partciel Deposition, Dispersion, LES}
  • محمد نعمتی، هاجر محمدزاده، محمد سفید*

    در مطالعه حاضر، برای اولین بار، اثر جهت حرکت دیواره های محفظه ربع دایره ای شکل متخلخل بر انتقال حرارت جابجایی ترکیبی با وجود جذب/تولید حرارت یکنواخت به روش شبکه بولتزمن بررسی شده است. میدان مغناطیسی به دو صورت یکنواخت و پریودیک بر محفظه اعمال می گردد. جابجایی ترکیبی بر اثر حرکت دیواره ها در جهات مختلف به وجود می آید. نتایج نشان می دهد که افزایش عدد ریچاردسون، عدد هارتمن، ضریب جذب/تولید حرارت و کاهش ضریب تخلخل سبب کاهش عدد ناسلت متوسط می شود. با ثابت ماندن تمامی پارامترها، بیشترین مقدار عدد ناسلت متوسط مربوط به زاویه اعمال سرعت 90 درجه است که در این حالت عدد ناسلت متوسط در حدود 25 درصد بیشتر است. همچنین افزایش عدد ریچاردسون سبب کاهش تاثیر اعمال میدان مغناطیسی می شود. پریودیک اعمال کردن میدان مغناطیسی در مقایسه با اعمال یکنواخت، حدود 30 درصد انتقال حرارت بیشتری را منجر می شود. افزایش ضریب تخلخل، اثر عدد هارتمن و زاویه اعمال سرعت را افزایش می دهد. افزایش هم زمان ضریب جذب/تولید حرارت و عدد هارتمن، کاهش بیشتر عدد ناسلت متوسط را در پی دارد.

    کلید واژگان: جابجایی ترکیبی, جذب, تولید حرارت یکنواخت, روش شبکه بولتزمن, زاویه اعمال سرعت, محیط متخلخل, میدان مغناطیسی پریودیک}
    Mohammad Nemati, Hajar Mohamadzade, Mohammad Sefid *

    In this paper for the first time, the effect of direction of wall movement on mixed convection in circle quarter porous enclosure with heat absorption/generation is investigated by LBM. The magnetic field is applied to the enclosure in uniform and periodic forms. Mixed convection is caused by the movement of walls at different angles. The results show that increasing the Richardson number, Hartmann number, heat absorption/generation coefficient and decrease the porosity coefficient reduce the average Nusselt number. With fixed all parameters the maximum value of the average Nusselt number is related to the 90 ° velocity angle, in which case the average Nusselt number is about 25% higher.  Increasing the Richardson number reduces the effect of the magnetic field. Periodic applied of a magnetic field results in about 30% more than uniform applied. Increasing the porosity coefficient also increases the effect of the Hartmann number and the angle of wall movement. It is observed that the simultaneous increase of the heat absorption/generation coefficient and the Hartmann number lead to a further decrease of the average Nusselt number.

    Keywords: : Uniform Heat Absorption, Generation, Mixed Convection, Lattice Boltzmann Method, Direction of wall movement, Porous Medium, Periodic magnetic field}
  • محمد نعمتی، محمد سفید، احمدرضا رحمتی*
    چکیده در مقاله حاضر، اثر تغییر موقعیت منبع حرارتی بر انتقال حرارت نانوسیال تحت تاثیر میدان مغناطیسی درون کانال موج دار با دامنه و تعداد نوسان متغیر، به روش شبکه بولتزمن بررسی شده است. میدان مغناطیسی یکنواخت، عمود بر کانال اعمال شده است. نیمه ابتدایی دیواره بالایی کانال، موجی شکل با دامنه و تعداد نوسان متغیر در دمای ثابت سرد و نیمی از دیواره پایینی کانال با موقعیت متغیر، در دمای ثابت گرم قرار دارد. سایر دیواره ها نسبت به جرم و حرارت عایق شده اند. در این بررسی تاثیر پارامترهایی چون عدد رینولدز، کسر حجمی نانوذرات، عدد هارتمن، موقعیت قرارگیری دیواره گرم و دامنه و تعداد نوسان دیواره موج دار، مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که در یک موقعیت مشخص قرارگیری دیواره گرم، با افزایش سایر پارامترها ، عدد ناسلت متوسط افزایش می یابد. همچنین بیشترین میزان انتقال حرارت مربوط به حالتی است که دیواره گرم به ورودی کانال نزدیک تر است که به طور متوسط منجر به افزایش 20 درصدی عدد ناسلت متوسط می شود. بعلاوه تاثیر افزایش عدد هارتمن بر میزان انتقال حرارت، در حالتی که دیواره گرم به خروجی کانال نزدیک تر باشد، بیشتر است. افزایش درصد نانوذره، انتقال حرارت را افزایش می دهد و این تاثیر با کاهش عدد رینولدز، افزایش می یابد.
    کلید واژگان: روش شبکه بولتزمن, نانوسیال, میدان مغناطیسی, کانال موجی, تغییر موقعیت دیواره گرم}
    M. Nemati, M. Sefid, A.R. Rahmati *
    In this paper, the effect of changing position of heat source on nanofluid heat transfer under the influence of magnetic field in the wavy channel with variable amplitude and number of oscillations is investigated by Lattice Boltzmann Method. A uniform magnetic field is applied perpendicular to the channel. The first half of the upper channel wall, wavy form with the amplitude and number of variable oscillations at constant cold temperature, and the half of the bottom channel with variable position, are at constant hot temperature. Other walls are insulated for heat and mass. In this study, the effect of parameters such as Reynolds number, nanoparticle volume fraction, Hartmann number, hot wall position and amplitude and number of wavy wall oscillations were evaluated. The results show that at a specific position location of the hot wall, the average Nusselt number increases with the increase of other parameters. The highest heat transfer also occurs when the hot wall is closer to the channel inlet that results in an average 20% increase in the Nusselt number. The effect of increasing the Hartmann number on heat transfer is greater when the hot wall is closer to the channel outlet. Increasing the percentage of nanoparticles increases heat transfer and this effect increases with decreasing Reynolds number.
    Keywords: Lattice Boltzmann Method, Nanofluid, Magnetic Field, Wavy channel, Changing the position of the hot wall}
  • محمد نعمتی*، هاجر محمدزاده، محمد سفید

    در این مطالعه، تاثیر افزایش دامنه و تعداد نوسان دیواره موجی شکل بر انتقال حرارت جابجایی طبیعی سیال آب درون محفظه دو بعدی متخلخل در حضور میدان مغناطیسی با استفاده از روش شبکه بولتزمن بررسی شده است. دیواره سمت چپ در دمای ثابت گرم قرار دارد در حالی که دیواره های موج دار محفظه در دمای ثابت سرد قرار دارند. دیواره سمت راست دارای توزیع دمای سینوسی و سایر دیواره ها آدیاباتیک در نظر گرفته شده اند. همچنین دو مانع دایره شکل رسانا در دو سمت محفظه تعبیه شده است. در شبیه سازی صورت گرفته میدان جریان و دما با حل همزمان توابع توزیع جریان و دما محاسبه شده است. تاثیر پارامترهای مختلفی چون عدد هارتمن، ضریب تخلخل، تعداد و دامنه موج دیواره، بررسی شده است. نتایج نشان می دهد با افزایش ضریب تخلخل عدد ناسلت متوسط افزایش می یابد و با افزایش عدد هارتمن، دامنه و تعداد موج دیواره از میزان انتقال حرارت کاسته می شود. تاثیر افزایش ضریب تخلخل در افزایش میزان انتقال حرارت با افزایش عدد هارتمن کاهش می یابد. محفظه ها با دیواره های غیر صاف و منحنی در کانال ها یا فضاهایی مثل فضای قرارگیری قطعات الکترونیکی، کاربرد دارند.

    کلید واژگان: روش شبکه بولتزمن, جابجایی طبیعی, میدان مغناطیسی, دیواره موج دار, محیط متخلخل}
  • محمد نعمتی*، محمد سفید، احمدرضا رحمتی

    در کار حاضر، اثر میدان مغناطیسی بر انتقال حرارت جابجایی طبیعی با استفاده از روش شبکه بولتزمن شبیه سازی شده است. دیواره عمودی سمت چپ محفظه در دمای ثابت گرم و دیواره عمودی سمت راست محفظه دارای سه شرط مرزی دمایی مختلف (1- دمای ثابت سرد، 2- دمای خطی و 3-دمای ثابت گرم) است. دو دیواره دیگر محفظه در دمای ثابت سرد قرار دارند. مانعی لوزی شکل که در مرکز محفظه قرار دارد در چهار حالت مختلف (1- سرد، 2- رسانا، 3- آدیاباتیک و 4- گرم) بررسی می شود. همچنین دیواره پایینی محفظه در سه شیب متفاوت مورد ارزیابی قرار می گیرد. تاثیر پارامترهای عدد رایلی، عدد هارتمن، شیب دیواره، شرط مرزی دمایی مختلف دیواره و مانع لوزی شکل، بر روی انتقال حرارت جابجایی طبیعی بررسی شده است. نتایج نشان می دهد با ثابت ماندن تمامی پارامترها، افزایش شیب دیواره و عدد رایلی منجر به افزایش انتقال حرارت می شود. با تغییر شرایط مرزی دمایی دیواره ها و مانع می توان بر روی میزان انتقال حرارت تاثیرگذار بود. بعلاوه افزایش قدرت میدان مغناطیسی سبب کاهش عدد ناسلت متوسط می شود که این تاثیر در شرایط مختلف، متفاوت است.

    کلید واژگان: جابجایی طبیعی, روش شبکه بولتزمن, شرط مرزی دمایی مختلف, شیب دبواره متفاوت, میدان مغناطیسی}
    Mohammad Nemati *, Mohammad Sefid, AhmadReza Rahmati

    In this article, the magnetic field effect on the natural convection heat transfer is simulated via LBM. The vertical wall of the left side of the cavity is at a constant hot temperature, while the vertical wall of the right side of the cavity has three different temperature boundary conditions, 1) constant cold temperature, 2) linear temperature and 3) constant hot temperature. A lozenge-shaped obstacle located in the center of the cavity is examined in four different modes, 1) cold, 2) conducting, 3) adiabatic, and 4) hot. The bottom wall of the cavity is also evaluated in three different slopes. The results show that increasing the slope of the wall and the Rayleigh number by unchanged all the parameters leads to an increase in heat transfer. Also, changing the boundary temperature of the walls and the obstacle can affect the amount of heat transfer. In addition, increasing the strength of the magnetic field reduces the average Nusselt number, which differs in different conditions.

    Keywords: Natural convection, lattice boltzmann method, Various temperature boundary condition, Wall slope different, magnetic field}
  • رامین احسانی، احمدرضا رحمتی*

    انسداد رگ ها عامل حدود 35% از مرگ و میر سالیانه در کشورهای توسعه یافته است. این انسداد می تواند زمانی روی دهد که در بخش سرخرگی دستگاه گردش خون، یک فاز دوم موجود در جریان (مانند حباب های هوا یا کپسول های حاوی دارو) با ذره ای که آن هم منشا خارجی دارد، برخورد نماید. در مقاله حاضر، تاثیر برخی از مهم ترین پارامترهای موثر بر زمان انسداد کامل یک کانال که در آن یک ذره با فاز دوم در حال حرکت داخل فاز اصلی برخورد می کند، با استفاده از روش شبکه بولتزمن و با برنامه نویسی به زبان فرترن90 مورد بررسی قرار گرفته است. سعی شده تا با ایجاد هندسه مشابه و تغییر پارامترهای هندسی و فیزیکی، محیطی شبیه به آنچه ممکن است در یک رگ کوچک اتفاق افتد، شبیه سازی شود. بررسی حاضر از یک روش عددی شبکه بولتزمن با دو تابع توزیع که توسط لی و لین برای شبیه سازی یک جریان دوفازی معرفی شده، در کنار روش مرز غوطه ور استفاده می کند. مشخص شد که تغییرات کوچک عدد کاپیلاری تاثیر قابل توجهی بر رفتار برهمکنش میان فاز دوم و ذره نمی گذارد؛ اما نسبت اندازه ذره به عرض کانال می تواند بر زمان انسداد کامل کانال تاثیر گذاشته و در واقع با افزایش اندازه ذره، زمان انسداد کامل نیز افزایش پیدا کند. نسبت اندازه اولیه فاز دوم به اندازه ذره از بالاترین اهمیت در تعیین زمان انسداد کامل کانال برخوردار است.

    کلید واژگان: روش شبکه بولتزمن, روش مرز غوطه ور, روش لی و لین, برهمکنش جریان دوفازی با ذره}
    R. Ehsani, A. Rahmati*

    Atherosclerosis is responsible for almost 35% of annual deaths in developed countries. The disease could be due to an artery blockage by the interaction of an externally second phase (air bubbles, medicine carrying capsules) with a particle which is entered to the bloodstream. The effect of some most important affecting parameters on the blockage time of a microchannel due to the impact of a particle and a second moving second phase is investigated using lattice Boltzmann method and with programming Fortran90. The authors tried to mimic the physic of the flow of a small artery by generating the same geometry and changing geometrical and physical parameters. Lee and Lin Lattice Boltzmann multi-phase model is used beside the immersed boundary method. It is investigated the small changes in Capillary flow has no meaningful effect on the interaction of second phase and particle. But, the ratio of particle size to the channel width affects the blockage time in the microchannel. In fact, the blockage time will increase by an increase in the size of the particle. The initial size of the second phase to particle size ratio has the highest effect on the blockage time.

    Keywords: Lattice Boltzmann Method, Immersed Boundary Method, Lee, Lin Method, Two-Phase Flow-Particle Interaction}
  • احمدرضا رحمتی*، علی اکبر طاهری

    در کار حاضر انتقال حرارت جابجایی طبیعی نانوسیال اطراف مانع گرم درون یک محفظه مربعی با دیواره های چپ و راست سرد، بالا عایق و پایین گرم با استفاده از روش شبکه بولتزمن شبیه سازی می شود. جریان، آرام و تراکم ناپذیر و نانوسیال مورد مطالعه آب- اکسید تیتانیم است، برای محاسبه سرعت جریان و دمای سیال از مدل شبکهD2Q9 استفاده می شود. بررسی انتقال حرارت جابجایی نانوسیال اطراف مانع گرم درون یک محفظه مربعی و تاثیر عدد رایلی، کسرحجمی نانوسیال، ابعاد مانع، ابعاد محفظه، تغییر مدل محاسبه ضریب لزجت و ضریب هدایت حرارتی و شکل نانوذره بر عدد ناسلت از اهداف این تحقیق می باشد و برای اولین بار در این تحقیق انجام شد. نتایج نشان می دهد که با افزایش عدد رایلی و کسر حجمی، متوسط عدد ناسلت افزایش می یابد. با اضافه شدن ابعاد مانع تا نصف ابعاد محفظه، متوسط عدد ناسلت افزایش یافته، سپس تا 7/0 ابعاد محفظه، کم می شود. درحالت8/0 ابعاد محفظه ایجاد گردابه ها باعث افزایش انتقال حرارت می شود. انتقال حرارت با دو برابر شدن عرض مانع نسبت به وقتی که طول مانع دو برابر شود بهتر است. با دو برابر شدن طول محفظه متوسط عدد ناسلت به شدت افزایش می یابد و با دو برابر شدن عرض محفظه به شدت کاهش می یابد، متوسط عدد ناسلت در مدل بریکمن بیشتر از مدل وانگ است و در هر دو مدل ماکسول- گارنت و همیلتون- کروزر درصورتی که نسبت سطح برابر یک باشد با هم برابر است. با کم شدن نسبت سطح متوسط عدد ناسلت زیاد می شود.

    کلید واژگان: جابجایی طبیعی, نانوسیال, ضریب لزجت, ضریب هدایت حرارتی, روش شبکه بولتزمن}
    Ahmad Reza Rahmati *, Ali Akbar Tahery

    In this paper natural convection of nanofluid around a hot obstacle simulates in a square cavity with east and west cool walls and an adiabatic wall in north and a hot wall in south by Lattice Boltzmann Method. Flow is quiet and non-compressible and nanofluid is water-Tio2. We use D2Q9 LBM for velocity and fluid temperature. The purpose of this study is investigation of heat transfer around a hot obstacle in a square cavity and the effect of Rayleigh number, obstacle dimension, volume fraction of nanofluid, cavity dimensions, surface ratio and various models of computing heat transfer conductivity coefficient and viscosity coefficient on Nusselt number. This investigat is done for the first time. The results show that, by increasing of Rayleigh number and volume fraction, average of Nusselt number will increase. The average of Nusselt number will increase when obstacle dimensions increase to 0.5L but it will decrease when the obstacle dimensions increase to 0.7L. Vortexes will create in 0.8L and it causes to increase of heat transfer. By reduplicating the obstacle width heat transfer is better than reduplicating the obstacle length. The average of Nusselt number increases by increasing of cavity’s length and it will decrease by increasing of cavity’s wide. All results are equal in Hamilton-crosser and Maxwell- Garnett model when the surface ratio is one. But heat transfer will increase by decreasing surface ratio. The average of Nusselt Number in Wang model is less than Nusselt Number in Brinkman model.

    Keywords: Natural convection, Nanofluid, viscosity coefficient, conductivity coefficient, Lattice Boltzmann Method}
  • احسان مهرابی گوهری*، عطالله سلطانی
    در این تحقیق ابتدا بستر سیالی مایع جامد با استفاده از روش ترکیبی شبکه بولتزمن و نمایه هموار شبیه سازی و در ادامه با تغییر پارامترهای هندسی، شامل قطر ذرات جامد، عرض و ارتفاع اولیه بستر و همچنین نحوه قرارگیری اولیه ذرات جامد غیر همسان، اثر آنها بر تخلخل بست بررسی شده است. روش مطالعه دوفازی  اویلری -لاگرانژی بوده که برای حل فاز جامد معادله حرکت نیوتن، فاز سیال روش شبکه بولتزمن و برقراری شرط عدم لغزش در سطح مشترک ذرات جامد و سیال از روش نمایه هموار استفاده شده است. مقایسه نتایج حل عددی با نتایج تجربی برای حداقل سرعت سیالیت و تخلخل دقت قابل قبولی را نشان می دهد. علاوه براین نتایج نشان داد افزایش قطر ذرات جامد و عرض بستر، افزایش تخلخل و افزایش ارتفاع اولیه بستر کاهش تخلخل بستر را به همراه دارد. درنهایت بررسی اثر  نحوه قرارگیری اولیه ذرات جامد غیر همسان نشان داد درحالتیکه ذرات با قطر کمتر بر روی ذرات با قطر بیشتر قرار دارند بیشترین و در حالتیکه ذرات به صورت مخلوط در هم قرار گرفته اند کمترین تخلخل بستر وجود دارد.
    کلید واژگان: بستر سیالی, تخلخل بستر, ذرات جامد غیر همسان, روش شبکه بولتزمن, روش نمایه هموار}
    Ehsan Mehrabi Gohari *, Ataallah Soltani Goharrizi
    In this study, the liquid-solid fluidized bed was simulated using a combination of Lattice Boltzmann and smoothed profile method and then by changing the geometrical parameters contains of, particles diameter, width of the bed, initial bed height and the placement of the particles in non-uniform particles bed, their effects on porosity are studied. The hydrodynamic model of the flow is based on the LBM and SPM is adopted to enforce the no-slip boundary condition at the liquid-solid interface. The kinematics and trajectory of the discrete particles are evaluated by Newton's law of motion. Comparison of numerical and empirical results for porosity at different velosities showed acceptable accuracy. Also, Simulations indicate that an increase in width of the bed and particles diameter increased porosity and an increase in initial bed height decreased the porosity of the bed. Finally, the effect of placement of particles in none uniform fluidized bed showed the highest porosity accurse where particles with a small diameter stay on particles with a large diameter, also where the particles are mixed together the lowest porosity was accrued.
    Keywords: fluidized bed, Porosity, polydisperse, lattice Boltzmann method, Smoothed Profile Method}
  • محمد نعمتی*، رامین جهانگیری، مرتضی خلیلیان
    در کار حاضر اثر میدان مغناطیسی بر انتقال حرارت جابجایی طبیعی نانوسیال آب-مس با لحاظ اثر حرکت براونی نانوذرات با تولید/جذب حرارت در محفظه با هندسه های مختلف به روش شبکه بولتزمن برسی شده است. دیواره عمودی سمت چپ محفظه در دو حالت گرمایش دما ثابت و گرمایش بصورت دما خطی و دیواره سرد محفظه در سه شکل مختلف (الف) مورب، (ب) منحنی و (ج) صاف بررسی شده است. تاثیر پارامترهایی از قبیل عدد هارتمن، کسر حجمی نانوذرات، ضریب تولید/جذب حرارت، شکل دیواره سرد و نوع گرمایش دیواره بر ماهیت جریان و انتقال حرارت ارزیابی شده است. نتایج نشان می دهد در تمامی حالات، افزایش قدرت میدان مغناطیسی و ضریب تولید/جذب حرارت سبب کاهش عدد ناسلت متوسط می شود که اثر عدد هارتمن در حالات مختلف، متفاوت است. بیشترین میزان انتقال حرارت مربوط به حالتی است که گرمایش دما ثابت وجود داشته باشد. اثر میدان مغناطیسی زمانی که دیواره سرد به شکل صاف است، بیشتر از حالات دیگر است. اثر افزودن نانوذرات به سیال پایه در کاهش و یا افزاییش عدد ناسلت متوسط به مقدار عدد هارتمن و ضریب تولید/جذب حرارت وابسته است.
    کلید واژگان: تغییر شکل دیواره, تولید, جذب حرارت, جابجایی طبیعی, روش شبکه بولتزمن, میدان مغناطیسی, نانوسیال}
    Mohammad Nemati *, Ramin Jahangiri, Morteza Khalilian
    In this work, natural convection in a two-dimensional enclosure with different shapes filled nanofluid with heat generating/absorbing in the presence of a magnetic field is simulated by LBM. The left vertical wall of the enclosure is examined in two modes: constant temperature heating and linear temperature heating and the cold wall of the enclosure in three different forms (a) diagonal, (b) curved and (c) smooth. The effect of parameters such as Hartmann number, nanoparticle volume concentration, heat generation/absorption coefficient, cold wall shape and type of wall heating on the nature of flow and heat transfer is evaluated. The results show that in all cases, increasing the Hartmann number and heat generation/absorption coefficient decrease the Nusselt number. The effect of Hartmann number in different states is different. The highest heat transfer also occurs when the vertical wall has a constant temperature. The effect of the magnetic field is greater when the cold wall is smooth. The effect of adding nanoparticles to the base fluid on decreasing or increasing the average Nusselt number depends on the Hartmann number and heat generation/absorption coefficient.
    Keywords: Variation of wall shape, Heat generation, absorption, Natural convection, LBM, magnetic field, Nanofluid}
  • احمدرضا رحمتی*، محمد نعمتی

    چکیده در کار حاضر، برای اولین بار، جابجایی طبیعی نانوسیال درون محفظه متوازی الاضلاع شکل با دو مانع مثلثی با شرایط مرزی دمایی متفاوت در حضور میدان مغناطیسی با روش شبکه بولتزمن شبیه سازی شده است. در شبیه سازی صورت گرفته میدان سرعت و دما با حل همزمان معادلات روش شبکه بولتزمن برای توابع توزیع سرعت و دما محاسبه شده است. تاثیر عوامل مختلفی چون عدد رایلی (103-105)، عدد هارتمن (0-90)، کسر حجمی نانوذرات (05/0-0) و شرایط مرزی دمایی متفاوت موانع مثلثی بر روی جابجایی طبیعی بررسی شده است. نتایج نشان می دهد افزایش عدد رایلی منجر به افزایش میزان انتقال حرارت می شود.

    کلید واژگان: روش شبکه بولتزمن, جابجایی طبیعی, نانوسیال, میدان مغناطیسی, محفظه متوازی الاضلاع شکل}
    A.R.Rahmati*, M. Nemati

    In this paper, for the first time, natural convection heat transfer of a nanofluid in the presence of a uniform magnetic field inside a parallelogram shaped cavity with two triangular obstacles with different boundary conditions is simulated by using lattice Boltzmann method. The right vertical wall of the cavity is assumed to be adiabatic and the inclined walls are kept at constant cold temperature, while the left vertical walls are kept at constant hot temperature. The flow and temperature field is calculated by solving lattice Boltzmann equations for velocity and temperature distribution functions simultaneously. D2Q9 lattice arrangement for each distribution function is used. The results have been validated with available results in the literature. The effects of different parameters such as Rayleigh number (103-105), Hartmann number (0-90), nanoparticle volume fraction (0-0.05) and different boundary conditions at triangular obstacles on natural heat convective heat transfer are investigated. The results show that, at a constant Rayleigh and Hartmann number, the average Nusselt number takes its maximum and minimum value when the triangular obstacles are kept at constant cold and hot temperatures, respectively. For all cases, it is found that the average Nusselt number increases with enhancement of Rayleigh number. Also, increasing of Hartman number decreases the flow velocity and heat transfer rate. Furthermore, increase of volume fraction of nano particles enhances heat transfer rate, however its changes for different Rayleigh and Hartman numbers are not the same.

    Keywords: Lattice Boltzmann Method, Natural convection, nanofluid, Magnetic field, Parallelogram shaped Cavity}
  • حسن سجادی*، مازیار سلمان زاده، گودرز احمدی، سعید جعفری

    در این مقاله ته نشینی ذرات با اندازه های مختلف (10 نانومتر تا 10 میکرومتر) داخل اتاق با استفاده از مدل ادی های بزرگ و زمان آرامش چندگانه بر پایه روش شبکه بولتزمن مورد بررسی قرار گرفته است و اثر نیروهای بویانسی، درگ و برونین بر روی ته نشینی ذرات بر روی دیواره های مختلف اتاق اداری تحلیل شد. برای مدل کردن ادی های کوچک از مدل بهبودیافته اسماگورنسکی استفاده شد. برای بررسی ته نشینی ذرات داخل اتاق، تعداد 144 ذره در هر بازه زمانی 05/0 ثانیه از دریچه ورودی جریان به داخل اتاق تزریق شد و بعد از گذشت 30 ثانیه تزریق ذره متوقف گردید، در مجموع 86400 ذره وارد اتاق شد. نتایج به دست آمده نشان دادند که روش عددی مورد استفاده همخوانی خوبی با روش های عددی و آزمایشگاهی گذشته دارد. تعداد ذرات ته نشین شده بر روی دیواره های مختلف اتاق بر حسب زمان محاسبه گردید و مشاهده شد که تعداد ذرات ته نشین شده به مرور زمان افزایش می یابد و ته نشینی ذرات با اندازه بزرگتر بیشتر می باشد. تراکم ذرات داخل اتاق بر حسب زمان نشان داده شد. لحظه شروع تزریق ذرات به داخل اتاق، تراکم آنها در ناحیه ورودی بیشتر می باشد و به مرور زمان تراکم در نواحی دور از ورودی جریان افزایش می یابد. نتایج به دست آمده از این پژوهش در طراحی سیستم های تهویه مطبوع اتاق های اداری و بیمارستانی کاربرد قابل توجهی خواهد داشت.

    کلید واژگان: روش شبکه بولتزمن, مدل حل ادی های بزرگ, پخش و ته نشینی ذرات, مدل بهبودیافته اسماگورنسکی}
    Hasan Sajjadi*, Mazyar Salmanzadeh, Goodarz Ahmadi, Saeed Jafari

    In this paper the Multi Relaxation Time Lattice Boltzmann Method in conjunction with the Large Eddy Simulation model was used to study the particle deposition in a room  with various diameters (10nm-10µm)and the effect of buoyancy, drag and Brownian forces to particle deposition on the different walls of the room has been investigated.  The sub-grid scale turbulence effects were simulated through a shear-improved Smagorinsky model. To simulate the particle deposition in the room, the particle injection process was initiated with 144 particles injected uniformly at the inlet with the same velocity as the airflow at every 0.05s; particle injection was stopped after 30s. Therefore, a total of 86400 particles were injected into the room. The present simulation results for the airflow showed good agreement with the experimental data and the earlier numerical results. The simulated results for particle dispersion and deposition showed that the numbers of deposited particles on the walls increases by augmentation of the time. When the particle injection started the concentration in the inlet jet region is more than other zones and that increases in the region far from the inlet by time. Present results will be interesting for designing air condition systems in the office and hospitals rooms.

    Keywords: Lattice Boltzmann Method, Large Eddy Simulation, Particle Deposition, Shear Improved Smagorinsky Model}
  • حسن سجادی*، امین امیری دلویی
    در این مقاله اثر میدان مغناطیسی بر روی جریان جابجایی طبیعی سه بعدی نانوسیال مس/آب داخل یک حفره مکعبی با استفاده از روش شبکه بولتزمن بر پایه مدل جدید زمان آرامش چندگانه دوتایی مورد بررسی قرار گرفت. به منظور اعمال مدل زمان آرامش چندگانه دوتایی شبکه D3Q19 برای حل معادله جریان و شبکه D3Q7 نیز برای حل میدان دما استفاده شد و تاثیر اعداد گراشف(Gr=1e3-1e5) و هارتمن (Ha=0-100) برای میزان نسبت حجمی های نانوذره متفاوت (12%-0=φ) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج برای صفحات و خطوط مختلف مکعب نشان داده شد و با توجه به دقت نتایج بدست آمده، روش عددی استفاده شده روشی مناسب برای حل جریان های پیچیده ارزیابی شد. همچنین با افزایش عدد هارتمن در حالت سیال بدون نانوذره مقدار انتقال حرارت کاهش یافت به طوری که بیشترین مقدار کاهش عدد ناسلت با افزایش عدد هارتمن از صفر تا 100 برابر 71% برای عدد گراشف 1e4مشاهده شد. در صورتی که با افزایش عدد گراشف و نسبت حجمی نانوذره میزان انتقال حرارت برای تمام اعداد هارتمن افزایش یافت و بیشترین میزان تاثیر نانو ذره در عدد گراشف 1e4 و عدد هارتمن 50 مشاهده گردید به طوری که با افزایش 12% حجمی نانوذره عدد ناسلت به میزان 43% افزایش یافت.
    کلید واژگان: روش شبکه بولتزمن, مدل زمان آرامش چندگانه دوتایی, نانو سیال, میدان مغناطیسی, جابجایی آزاد}
    Hasan Sajjadi *, Amin Amiri Delouei
    In this work numerical simulation of magneto hydrodynamics (MHD) natural convection in a three dimensional square cavity has been considered by new means of the Lattice Boltzmann method with double Multi-Relaxation-Time (MRT) model utilizing cu/water nanofluids. D3Q19 and D3Q7 models have been used to solve the momentum and energy equations, respectively and the effect of different Grashof numbers (Gr=1e3 _1e5) and various Hartmann numbers (Ha=0-100) for volumetric fraction of the nanoparticles between 0 and 12% have been investigated. The results have been shown at different planes and lines of the 3-D enclosure and based on the results the double MRT-LBM method is a proper method for simulating the complex 3-D flows. Also, the results show that augmentation of the Hartmann number decreases the heat transfer for base fluid and the maximum reduction of Nusselt number with increasing Hartmann number from 0 to 100 has been observed as 71% for Gr=1e4. While increasing the Grashof number and volumetric fraction of the nanoparticles enhance the heat transfer rate for all Hartmann number. The highest effect of nanoparticle is obtained at Gr=1e4 and Ha=50 as with increasing 12% of volumetric fraction of the nanoparticles Nusselt number enhances 43% .
    Keywords: Lattice Boltzmann method, Double MRT, Nanofluid, MHD, Natural convection}
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال