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 "lattice-boltzmann" در نشریات گروه "مکانیک"

تکرار جستجوی کلیدواژه «lattice-boltzmann» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»
  • Morteza Bayati *
    Minimizing the computational cost and improving the convergence speed is the main goal of any computational design. In this regard, due to the low convergence speed of the traditional iterative method of fluid flow solution, a new method to improve the traditional iterative method is applied. In this paper, two-dimensional fluid flow in a channel with an aspect ratio of 10, uniform inlet velocity, constant outlet pressure, and no-slip conditions at the walls is studied using the Lattice-Boltzmann Method. The speed of convergence of the solution is increased by verifying that the mass flux is conserved between the inlet and each channel section. The solution time of channel flow obtained by Lattice-Boltzmann Method for Reynolds number of 100 and three types of grids 40x400, 60x600 and 80x80 are 261, 1039 and 4264 s, respectively. Based on the results, by introducing a flow rate control in each channel section of these three types of grids, the solution time is reduced by 35, 266, and 1590 seconds. This method can be implemented not only for normal but also for channel with an obstacle. According to the results, the speed of convergence increases by at least 2 times using this method
    Keywords: Lattice Boltzmann, Channel, Convergence Speed
  • سیما باجلان، رامین کوهی کمالی*، محمدحسن رحیمیان

    تعیین مشخصه های دینامیکی و دمایی جریان دوفازی داخل کانال و فیلم ریزان روی لوله به دلیل کاربرد گسترده در صنایع مختلف از اهمیت بالایی برخوردار است. با توجه به تاثیر عمده نیروی کشش سطحی در جریان های دوفازی و حجم محاسبات مرتبط با دقت و پایداری محاسبه نیروهای ریزمقیاس، کاربرد روش مسکوسکوپیک لتیس بولتزمن در حال گسترش است. در این مطالعه با استفاده از روش کارآمد لی و مدل میدان فازی و همچنین روش اسکالر منفعل دمایی، جریان و انتقال حرارت فیلم مادون سرد ریزان داخل کانال بخار و اطراف لوله افقی مدلسازی شده است. شرط های مرزی بهینه برای سطوح منحنی اعمال و برای مرزهای جانبی دو حالت مختلف باز و بسته مقایسه شده است. مدلسازی در نسبت چگالی 20 و نسبت لزجت و هدایت حرارتی و سایر خواص مطابق با سیال آب برروی لوله افقی با قطر خارجی mm28.9 و دمای C 110 انجام شده است. نتایج مدلسازی به صورت کانتور و خطوط جریان، دما، و فشار ارایه و جزییات رفتاری از جمله روند پیشروی مرز مشترک دو فاز، محل جریان های چرخشی و همچنین ناسلت محلی و میانگین مشخص شده است. اعتبار روش بر اساس قانون لاپلاس، مدل همرفت دوفازی رایلی- بنارد، تغییرات لایه مرزی حرارتی با ضخامت فیلم ریزان روی لوله، تاثیر رینولدز بر ناسلت، و بقای جرم دامنه تعیین شده است. بر اساس نتایج، این روش در مدلسازی جریان و انتقال حرارت دوفازی اطراف سطوح منحنی با حفظ پایداری در نسبت پارامترهای فیزیکی ارایه شده از دقت مناسب برخوردار است.

    کلید واژگان: لتیس- بولتزمن, فیلم ریزان, لوله افقی, جریان دوفازی, انتقال حرارت
    Sima Bajalan, Ramin Kouhi Kamali *, Mohammadhasan Rahimian

    Determination of multiphase flow dynamics and thermal behavior of falling flow in a channel and around a cylinder are of importance due to its wide application in various industries. The small-scale surface tension effect plays a major role in multiphase flow behavior. So, based on simulation efficiency, precision, and stability, the mesoscopic Lattice Boltzmann method superiority has caused its broadening application. In the current study, the thermal-hydraulic behavior of subcooled falling flow in a vertical channel and around a single horizontal tube is simulated by using Lee method and Phase-Filed model, and thermal Passive Scalar model. The modified Boundary conditions for curved tube and two different boundary conditions for side boundaries are investigated. Simulations have been done for density ratio 20 and relevant viscosity and conductivity ratios of water. The film of liquid falls on a tube with a temperature of 110˚C and the outside diameter of 28.9mm. The results including contours and streamlines of the flow field, temperature, and pressure contours are presented and detailed understanding about the movement of the three-phase contact line, circulating flow and local and average Nusselt number are determined. The film thickness, thermal boundary layer variation by the film thickness, Reynold number effect on Nusselt number and mass conservation are investigated as verification. The results have shown good consistency and high effectiveness in the simulation of multiphase gas-liquid flows in the presence of a circular obstacle, and for viscosity and thermal diffusivity ratios of water.

    Keywords: Lattice-Boltzmann, Falling Film, Horizontal Tube, Two-Phase Flow, Heat Transfer
  • G. A. Orozco *, C. T. Gonzalez, Hidalgo, A. D. Mackie, J. C. Diaz, D. A. Roa Romero
    Lattice Boltzmann simulations have been carried out in order to study the flow of blood in normal and constricted blood channels using Newtonian and non-Newtonian rheological models. Instead of using parameters from previous works as is usually done, we propose a new optimization methodology that provides in a consistent manner the complete set of parameters for the studied models, namely Newtonian, Carreau-Yassuda and Kuang-Luo. The optimization was performed simultaneously using experimental data from several sources. Physical observables such as velocity profiles, shear rate profiles and pressure fields were evaluated. For the normal channel case, it was found that the Newtonian model predicts both the highest velocity and shear rates profiles followed by the Carreau-Yassuda and the Kuang-Luo models. For a constricted channel, important differences were found in the velocity profiles among the studied models. First, the Newtonian model was observed to predict the velocity profile maximum at different channel width positions compared to the non-Newtonian ones. Second, the obtained recirculation region was found to be longer for the Newtonian models. Finally, concerning the constriction shape, the global velocity was found to be lower for a rectangular geometry than for a semi-circular one.
    Keywords: Blood rheology, Lattice-boltzmann, Computational fluid dynamics, Non-newtonian models, Simultaneous optimization
  • احسان داورپناه، علیرضا تیمورتاش*
    استفاده از روش های عددی برای تعیین حدود و نحوه رشد کیک جرمی در فرآیند تصفیه عرضی مورد توجه محققین بوده است. حل های مذکور که عمدتا مبتنی بر توسعه روش های صفر، یک یا دوبعدی برای تخمین پارامترهای تصفیه معرفی شده اند، متکی بر حداقل یک مرحله تنظیم روش با استفاده از نتایج آزمایشگاهی هستند. در این مقاله یک روش حل دوسویه مستقل، برای تعیین تغییرات زمانی هندسه کیک جرمی- جریان تصفیه، ارایه شده است. به طوری که همزمان با حل جریان به روش شبکه بولتزمن، حل معادله انتقال جرم را با استفاده از یک روش مزوسکوپیک دیگر (LB-CA) در یک ارتباط دوسویه بین تغییرات جریان و رشد کیک میسر سازد. روش محاسباتی معرفی شده، امکان اعمال اثر نیروهای داخلی و خارجی بر خط سیر ذرات را فراهم نموده است. اعتبار روش محاسباتی، در مقایسه با حل تئوری رومرو- داویس و نتایج آزمایشگاهی، بررسی و تایید شده است. همچنین با استفاده از LB-CA، اثر اعمال میدان الکتریکی جریان مستقیم، بر کیفیت اجتماع ذرات بر سطح غشا و تغییر منحنی شار جریان بررسی و نشان داده شده است که با افزایش ولتاژ جریان مستقیم، به تدریج از اجتماع ذرات در برخی نواحی غشا ممانعت به عمل آمده، منحنی کاهش شار جریان بهبود قابل ملاحظه ای می یابد. همچنین بررسی شرایط بهینه با درنظرگرفتن اندازه پل های الکتریکی به عنوان پارامتر بهینه سازی نشان داده است با درنظرگرفتن بیشینه بهبود در منحنی شار جریان به عنوان پارامتر هدف، اندازه پل های الکتریکی دارای یک مقدار بهینه است.
    کلید واژگان: تصفیه عرضی, کیک جرمی, شبکه بولتزمن, روش LB-CA, میدان الکتریکی جریان مستقیم
    E. Davarpanah, A.R. Teymourtash*
    Applying numerical methods for predicting cake formation and development in cross-flow membrane filtration has been an area of research. The solutions, which are mainly based on the development of zero, one, or two-dimensional methods for estimating filtration parameters, have always suffered from an obvious need for some calibration steps. In this paper, an independent two-way solving method is presented to determine the time variation of the geometry of the cross-flow filtration cake, so that by simultaneously solving the flow through the lattice Boltzmann (LB), it is possible to solve the convection-diffusion equation, using another mesoscopic method (LB-CA) in a two way coupling manner between flow changes and cake growth. Applying LB-CA provides it for all kinds of internal and external forces effects on particles trajectories to be explicitly taken into account. The proposed model was validated against both of theory of Romero and Davis and some experimental results. Moreover, the model was used to determine external effects which are arisen from static imposition of a DC electric field, on cross-flow filtration outcomes. The calculated results exhibits considerable improvements in flux decline curve and removing of fouling in some areas along the membrane length, as DC voltage rises. Also, optimal conditions with considering the electric poles’ size as an optimization parameter shows that with considering the maximum improvement in the flux curve as the target parameter, the electric poles’ size has an optimal value.
    Keywords: Cross-flow Filtration, Cake Formation, Lattice Boltzmann, LB-CA, DC Electric Filed
  • احسان داورپناه، مرتضی عنبرسوز *، احسان رجبیانی
    استفاده از سامانه های تولید موج برای مطالعه آزمایشگاهی اثر موج بر سازه های دریایی تاکنون مورد توجه بسیاری از محققین قرار گرفته است. همچنین استفاده از روش های عددی با قابلیت شبیه سازی دینامیک موج در یک سیستم موج ساز عددی، به عنوان جایگزینی مناسب برای مطالعات هزینه بر تجربی، همواره مطرح بوده است. از آنجایی که نسبت های طول به ارتفاع و عمق به ارتفاع موج در بسیاری از موارد به طور قابل توجهی بزر گتر از یک است، و از طرفی محاسبه دقیق هندسه موج نیاز به تمرکز بالای نقاط محاسباتی در محدوده مرز مشترک مایع-گاز دارد، روش های عددی که تاکنون ارائه شده اند، بسیار زمان بر می باشند. در این پژوهش، یک روش عددی سریع برای مدل سازی یک سامانه موج ساز پیستونی ارائه شده است که بر خلاف روش های قبلی از سرعت مناسبی برخوردار است. روش ارائه شده ترکیبی از روش لتیس بولتزمن با هندسه نقاط محاسباتی چند لایه متحرک و روش ونو برای اعمال شرط مرزی سینماتیکی سطح آزاد می باشد. نتایج حاصل از شبیه سازی عددی با تئوری موج ساز و نتایج آزمایشگاهی موجود برای موج ساز پیستونی مقایسه شده که تطابق بسیار خوبی بین آنها مشاهده شده است.
    کلید واژگان: موج ساز, پیستون, لتیس بولتزمن, مش متحرک چهار لایه
    E. Davarpanah, M. Anbarsooz *, E. Rajabiani
    Applications of the wavemaker mechanisms in the experimental investigations of wave-structure interactions have attracted various researchers’ attention. Numerical simulations capable of wave generation in a water tank are appropriate substitutes for the expensive experimental studies. Due to the large values of the wave length to wave height ratio and also the water depth to wave height ratio, extremely fine grid points are generally required at the gas-liquid interface and this causes the numerical simulations to be very time consuming. In this study, a new method is proposed for numerical simulation of a piston-type wavemaker which is faster than the previous methods. The proposed method is a combination of a Lattice-Boltzmann method with multilayer moving nested grids and iWeno5 method for treating the kinematic free surface boundary condition. The numerical results of the proposed method are compared with the analytical and experimental data, where a good agreement is observed.
    Keywords: Wavemaker, piston, Lattice Boltzmann, Multi-Layer Grid
  • هادی گریوانی، محسن نظری*، پوریا اکبرزاده
    تحقیق حاضر یک حل عددی از تقابل سازه ی الاستیک-سیال تراکم ناپذیر با استفاده از روش مرز غوطه ور است، که در آن فاز جامد یک رشته الاستیک قرار گرفته پشت یک استوانه صلب در جریان سیال است. هدف، بررسی اثرات متقابل این رشته و استوانه بر یکدیگر و به طور خاص اثر رشته الاستیک بر کاهش ضریب پسآی استوانه است. در روش مرز غوطه ور، فاز جامد و سیال در دو ناحیه مجاز از هم حل می شوند. برای حل جریان و مومنتوم فاز سیال از معادلات شبکه بولتزمن استفاده شده است. در تحقیق حاضر رشته الاستیک برخلاف تحقیقات گذشته بدون نیاز به حل معادلات ساختاری پیوسته جامد الاستیک، به صورت یک شبکه از جرم های متمرکز و المانهای فنر که می تواند خواصی چون مدول الاستیسیته و صلبیت خمشی رشته الاستیک را پوشش دهد، مدل شده و با روش مرز غوطه ور با حل جریان مرتبط است. نتایج نشان داده است که جرم، هندسه و محل قرار گیری رشته پشت استوانه صلب، بر پایداری و کاهش ضریب پسآی آن اثر گذار است. اثبات وجود یک نقطه کمینه ضریب پسآ و تحلیل آن به عنوان دیگر زمینه تفاوت این تحقیق با تحلیل های پیشین محسوب می شود.
    کلید واژگان: مرز غوطه ور, شبکه بولتزمن, شبکه فنر, رشته الاستیک, استوانه صلب, ضریب پسآ
    H. Gerivani, M. Nazari *, P. Akbarzadeh
    Present study is a numerical solution for incompressible fluid-elastic structure interaction by use of immersed boundary method. The solid phase is an elastic filament hinged on rear of a rigid cylinder in the presence of fluid flow. The purpose of this study is investigation of interaction of flexible filament and rigid cylinder. In the immersed boundary method, solid and fluid domains are solved in separated regions. For solving the flow field and momentum equations, the lattice Boltzmann equations are employed. In present study in contrast to previous studies, the elastic filament is also modeled by a mass-spring network that provides elastic properties like young’s and bending modulus. The mass of filament is discretized on nodes of spring network. These two solution regions are connected by applying suitable boundary conditions at each time step. Results show that the mass, geometry and location of filament behind the rigid cylinder have significant effect on the filament’s stability and drag reduction. Indicating and analyzing a special point behind the cylinder, where the drag is minimum, is the another purpose of this study.
    Keywords: immersed boundary, lattice Boltzmann, lattice spring, elastic filament, rigid cylinder, drag coefficient
  • احسان داورپناه، علیرضا تیمورتاش *
    استفاده از هندسه های مختلف غشاء برای جداسازی ذرات در فرایندهای تصفیه یا تغلیظ، مورد توجه گروهی از محققین قرار گرفته است. هر تغییری در هندسه غشاء که باعث تغییر در شانس ذرات برای برخورد و چسبیدن به سطوح سوراخ ها شود، می تواند نتیجه فرایند جداسازی را به شکل قابل توجهی دستخوش تغییر نماید. در این تحقیق با استفاده از روش شبکه بولتزمن در ترکیب با یک مدل جامع برخورد، مشخصه های رسوب بر هندسه توسعه یافته غشاء بررسی شده است. توسعه غشاء به صورت دو سطح عمودی سوراخدار گسترش یافته در طرف جریان در نظر گرفته شده است. در این حالت غشاء در دو بازه زمانی متفاوت "رسوب پیش رونده" و "توسعه کیک جرمی" عمل می کند. در بازه اول، پیکره بندی غشاء در بعد طول به سه محدوده بسته، فعال، و غیر فعال تقسیم شده و رسوب ذرات در محدوده فعال سبب جابجایی مرز رسوب شده و در نتیجه محدوده های فعال به بسته و غیر فعال به فعال تبدیل می گردد؛ همچنین در بازه زمانی دوم و پس از بسته شدن عمده مسیرهای جریان، انسداد غشاء با رشد کیک جرمی در سراسر طول المان جداساز تقویت می شود. نمایه های به دست آمده برای منحنی شار جرمی نشان دهنده یک آهنگ اولیه کاهش شار جرمی با تقعر منفیست که بیش از نیمی از دوره عملکرد غشاء را در بر می گیرد و در مقایسه با هندسه های توسعه نیافته، می تواند به شکل قابل توجهی، عبور حجم بیشتری از جریان را مقدور سازد.
    کلید واژگان: غشاء, رسوب پیش رونده, کیک جرمی, شبکه بولتزمن, ذرات غیر کلوئیدی
    Ehsan Davarpanah, Ali Reza Teymourtash *
    Applying membranes with especial geometries and fouling characteristics has been an area of research and a subject of interest in membrane science community. While a considerable part of fouling happenings are originated from chaotic roots such as Brownian motions, the remainders can be scheduled to approach on desired filtration features. Here in this study the somehow invisible features of progressive fouling which is the case for novel micro-engineered membranes was realized in some details. The problem of progressive fouling was considered as a result of dead-ended filtration of non-colloidal particles over a vertically extended pore geometry. It was shown that, in this filtration apparatus, due to a serialized activation and deactivation of flow passages, progressive fouling can change its seat with other more flow resistive classical types of surface and pore blockings and control filtration path more apparently. Results was considered for different amounts of pore extension and porosities. It was found that employing an especial set of pore extension length and porosity make it feasible to derive manageable filtration processes with high levels of purification and permeation performances.
    Keywords: Membrane, progressive fouling, cake formation, lattice Boltzmann, non-colloidal
  • سروش فلاح خارمیانی، محمد پسندیده فرد*
    در این مقاله یک روش جدید برای دست یابی به نسبت چگالی های بالا و لزجت های کم بر پایه مدل دوفاز شان و چن در روش شبکه بولتزمن ارائه می شود. در این روش جدید، نیروی برهمکنش و به دنبال آن تانسور فشار بصورت هدفمند اصلاح می شود بطوریکه امکان تنظیم چگالی فازها به منظور تطابق با مقادیر متناظر ترمودینامیکی حاصل از قانون مساحت های برابر ماکسول فراهم می گردد. این موضوع سبب افزایش قابل ملاحظه پایداری و در نتیجه دست یابی به اهداف مذکور می شود. از مزایای این روش، سادگی و یکسان بودن روند بکارگیری آن در مسائل دو و سه بعدی با استفاده از توابع برخورد یک زمانه یا چند زمانه است. به منظور اعتبارسنجی این روش، ابتدا تطابق مقادیر چگالی فازها در دماهای زیربحرانی مختلف با مقادیر متناظر حاصل از قانون ماکسول نشان داده می شود، سپس صحت قانون لاپلاس برای قطره بررسی می گردد، در ادامه مقدار سرعت های ساختگی پیرامون سطح منحنی قطره بررسی شده و در نهایت مسئله شکستن سد مایع شبیه سازی و نتایج آن با داده های آزمایشگاهی مقایسه می شود. نتایج نشان از پایداری بالا و توانایی مدل بهبود داده شده برای شبیه سازی مسائل مختلف جریان دوفاز در محدوده وسیعی از نسبت چگالی و لزجت دارد.
    کلید واژگان: شبکه بولتزمن, شان و چن, نسبت چگالی بالا, لزجت های کم
    Soroush Fallah Kharmiani, Mohammad Passandideh-Fard*
    In this paper, a new method is proposed to reach high density ratios and low viscosities based on the Shan-Chen multiphase model in the lattice Boltzmann Method. In this new method the interaction force and as a result the pressure tensor is modified purposefully so that the density of the phases can be adjusted to coincide the corresponding values from the Maxwell equal area rule in thermodynamics. This leads to higher stability and therefore the mentioned purposes are achieved. This new method takes advantage of simplicity and the same implementing procedure in 2D and 3D problems with single or multi relaxation time collision operators. In order to validate the new method, first the coexistence densities of the phases at different subcritical temperatures are compared with those of the Maxwell rule, then the validity of the Laplace law for a droplet is evaluated, after that the spurious velocities around the droplet are evaluated, and finally the broken dam problem is simulated and its results are compared with an experimental data. Results show that the developed model is properly stable and is capable of simulating different multiphase flows at a wide range of density ratios and viscosities.
    Keywords: Lattice Boltzmann, Shan-Chen, high density ratio, Low viscosity
  • جواد رحمن نژاد، سیدعلی میربزرگی*
    در این مقاله، یک روش مرز غوطه ور-لتیس بولتزمن جدید برای شبیه سازی مسائل حرارتی همراه با شرط مرزی شار حرارتی ثابت توسعه داده شده است. در این روش شرط مرزی عدم لغزش با استفاده از روش اصلاح سرعت ضمنی و شرط مرزی شار حرارتی ثابت با توجه به اختلاف بین شار حرارتی مطلوب و شار محاسبه شده در روند حل اعمال می شود. اصلاح سرعت به عنوان یک جمله نیرویی به معادله بولتزمن افزوده می گردد و برای اصلاح دما، یک جمله چشمه/چاه گرمایی در معادله انرژی منظور می شود. حذف فرآیند پیچیده ی تولید شبکه، سادگی و کارآیی در عین حفظ دقت، از مزیتهای بارز روش پیشنهادی می باشد. با استفاده از این روش، جریان جابجایی آزاد حول یک استوانه دایروی داغ با شار حرارتی ثابت، درون محفظه ای با دیواره های سرد در اعداد رایلی 103 تا 106 مورد مطالعه قرار گرفته است. بعلاوه، اثرات تغییر موقعیت قطری استوانه بر الگوهای جریان و انتقال حرارت و همچنین توزیع عدد ناسلت محلی روی سطح استوانه و دیواره های محفظه بررسی شده است. نتایج حاصل، نشان می دهد که مکان وقوع عدد ناسلت بیشینه به شدت به موقعیت قطری استوانه وابسته است. با توجه به نتایج این شبیه سازی ها، می توان اظهار داشت که روش حاضر قادرست شرط مرزی شار حرارتی ثابت را به درستی اعمال کند.
    کلید واژگان: لتیس بولتزمن, روش مرز غوطه ور, جابجایی آزاد, شار حرارتی ثابت, محفظه بسته
    Javad Rahman Nezhad, Seyed Ali Mirbozorgi *
    In this paper, a new immersed boundary-lattice Boltzmann method (IB-LBM) is developed to simulate heat transfer problems with constant heat flux boundary condition. In this method, the no-slip boundary condition is enforced via implicit velocity correction method and the constant heat flux boundary condition is implied considering the difference between the desired heat flux and the estimated one. The velocity correction represented as a forcing term is added to Boltzmann equation and for temperature correction, a heat source/sink term is introduced to energy equation. Elimination of sophisticated grid generation process, simplicity and effectiveness while keeping the accuracy, are the main advantages of the proposed method. Using the developed method, natural convection around a hot circular cylinder with constant heat flux in an enclosure with cold walls has been simulated at Rayleigh numbers of 103–106. Moreover, effects of diagonal position of cylinder on the flow and heat transfer patterns and local Nusselt number distribution on the surface of cylinder and walls of enclosure have been investigated. The obtained results show that the location of maximum local Nusset number is extremely depended on the diagonal position of the cylinder. According to the results of this simulation, it can be said that the present method is able to imply accurately the constant heat flux boundary condition.
    Keywords: Lattice Boltzmann, Immersed Boundary Method, natural convection, Constant Heat Flux, Enclosure
  • نرگس دهقانی وینچه، شهرام طالبی*
    در این مطالعه، روش ترکیبی شبکه بولتزمن- اختلاف محدود- مرز شناور برای بررسی مسئله های همراه با انتقال حرارت، به کار برده شده است. برای این منظور معادله های بقای جرم و بقای مومنتوم با استفاده از روش شبکه بولتزمن- مرز شناور حل گردیده اند و برای حل معادله ی بقای انرژی از روش اختلاف محدود استفاده شده است. اثر مرز شناور به صورت جمله ی نیرو و منبع انرژی خارجی در معادلات ظاهر شده و در پی آن جریان و انتقال حرارت حول استوانه دایره ای، و همچنین تاثیر چگونگی حرکت استوانه در گرمایش سیال داخل محفظه مورد مطالعه قرار گرفته است. به این منظور چهار نوع حرکت دایره ای رفت و برگشتی، دایره ای معمولی، نوسان قطری و نوسان افقی برای استوانه در نظر گرفته شده، و در همه ی موارد به بررسی تغییرات ضرایب نیرویی و عدد ناسلت پرداخته شده است. نشان داده شده است که حرکت دایره ای رفت و برگشتی تاثیر بیشتری در گرمایش سیال داخل محفظه دارد. که در واقع این حرکت، زمان گرمایش سیال را در حدود 20 درصد نسبت به حرکت دایره ای معمولی و نوسان قطری، و در حدود 37 درصد نسبت به نوسان افقی کاهش می دهد. در تمام مسائل مورد بررسی کارآمدی روش ترکیبی به اثبات رسیده است.
    کلید واژگان: شبکه بولتزمن, روش مرز شناور, معادله انرژی, روش اختلاف محدود
    Narges Dehghani Vyncheh, Shahram Talebi *
    In this study, the hybrid Lattice Boltzmann - Finite difference - Immersed Boundary method has been used for investigation of problems with heat transfer. For this purpose, mass and momentum conservation equations are solved by the Immersed Boundary- Lattice Boltzmann method and finite difference method has been used for solving energy conservation equation. The effect of Immersed Boundary has been shown as force and external energy source term in equations and therefor flow and heat transfer around circular cylinder and also the effect of how to move cylinder in heating of fluid inside the cavity has been studied. for this purpose four kinds of movements: circular reciprocating, normal circular, diagonal amplitude and horizontal amplitude have been considered for the cylinder and in all cases, the changes of force coefficients and Nusselt number have been discussed. It has been showed that the circular reciprocating movement has more effect on heating of fluid inside the cavity, which indeed this movement reduces the time of fluid heating about 20 percent in comparison with normal circular and diagonal amplitude movement and approximately 37 percent in comparison with horizontal amplitude movement. In all of the studied problems, the efficiency of hybrid method has been proved.
    Keywords: Lattice Boltzmann, Immersed Boundary method, Energy equation, Finite difference method
  • امیرهمایون مقدادی اصفهانی
    روش شبکه بولتزمن متداول (استاندارد) صرفا قادر است نتایج جریان در مقیاس میکرو را -که معمولا منطبق بر رژیم جریان لغزشی است- بخوبی پیش بینی نماید اما برای جریان در مقیاس نانو –که معمولا منطبق بر رژیم گذرا است- از دقت کافی برخوردار نیست. در این مقاله با انجام اصلاحاتی در روش شبکه بولتزمن، جریان در نانو کانال حاوی محیط متخلخل در بازه وسیعی از رژیم های جریان، شامل رژیم لغزشی و گذرا، به کمک روش مذکور مدلسازی شده است. همچنین برای اولین مرتبه پدیده مینیمم نادسن در میکرو و نانو کانال های حاوی محیط متخلخل مشاهده شده و مورد ارزیابی قرار گرفته است.
    کلید واژگان: شبکه بولتزمن, محیط متخلخل, رژیم گذرا, نانو
    Amir Homayoon Meghdadi Esfahani
    The standard Lattice Boltzmann Method, LBM, is usually able to predict the results of micro scale flows which are corresponding to the slip flow regime, while it has not sufficient accuracy for nano scale flows which are corresponding to the transition flow regime. In this paper, by improving the lattice Boltzmann method, pressure driven flow through non-porous nano channels and nano channels filled with porous media has been modeled for wide range of Knudsen numbers, Kn, covering the slip and transition regimes. The results show that the presented lattice Boltzmann model is able to predict the flow features in micro and nano scales for wide range of Knudsen numbers by modifying the relaxation time. In the presented research, the effects of the Knudsen number and porosity on the flow rate, Darcy number and pressure drop are reported. Also, for the first time, the Knudsen’s minimum effect for micro/nano channels filled with porous media is observed and evaluated. For the pressure driven flows in non-porous channels this effect occurs at Kn=1, while the results show that for the nano channels filled with porous media this effect occurs at Kn=0.1 because of the tortuosity effects.
    Keywords: Lattice Boltzmann, Porous media, transition regime, nano
  • احسان امیری راد
    پس از تعریف حالت تعادل براساس تابع انرژی آزاد مناسب و تلفیق آن با الگوریتم شبکه بولتزمان، سیستم دوفازی بخار – مایع مدل سازی شده است که رفتار آن از معادلات پیوستگی و ناویر – استوکس پیروی می کند. به کمک مدل توسعه یافته ابتدا سطح تماس مسطح (Planar Interface) حل شده و نتایج با نتایج تئوری مقایسه گردیده است. سپس قطره معلق در فضای بخار تحت بررسی قرار گرفته و نتایج به دست آمده برای قطره پایدار با نتایج تئوری مقایسه شده است.
    کلید واژگان: شبکه بولتزمان, انرژی آزاد, سیستم دوفازی, قطره پایدار
    Ehsan Amiri Rad
    In this paper, by defining an appropriate free energy function and integrate that with a Lattice Boltzmann algorithm; a two-phase system of vapor and liquid is modeled where the flow is governed by the continuity and Navier-Stokes equations. Using the developed model, initially a planar interface is modeled and outputs are compared with theoretical results. Then a droplet which is suspended in bulk vapor is investigated and equilibrium conditions of the droplet are compared with theoretical results.
    Keywords: Lattice Boltzmann, Free Energy, Two Phase System, Stable Droplet
  • محمدحسن رحیمیان، مصطفی آشنا
    در این مقاله احتراق یک جت متان با استفاده از چند معادله با آهنگ واکنش محدود و استفاده از روش بولتزمن شبکه ای شبیه سازی شده است. در این مدل از دو دسته از توابع توزیع، یک دسته برای حل معادلات پیوستگی و ممنتم و دسته دیگر برای حل معادلات گرما و اجزاء شیمیایی استفاده می شود. معادله بولتزمن شبکه ای برای جریان تراکم پذیر با تقریب عدد ماخ پایین در این روش مدل شده و چگالی از طریق رابطه گاز کامل به میدان دما وابسته شده است. تولید و مصرف اجزاء شیمیایی و گرمای واکنش ها به صورت جملات چشمه در معادلات بولتزمن شبکه ای درنظر گرفته شده اند. در هر مرحله زمانی، اثرات دما و غلظت اجزاء بر آهنگ واکنش، خواص و پارامترهای حل در نظر گرفته می شود. استفاده از مکانیزم های کاهش یافته چند معادله ای به جای تنها یک معادله، در نظر گرفتن اثر دما و غلظت اجزاء بر خواص و آهنگ واکنش ها از مزیت-های مدل توسعه داده شده است. مدل احتراقی با استفاده از شبیه سازی یک مکانیزم چهار معادله ای با شش جزء شیمیایی در یک شعله نفوذی جت آرام متان و مقایسه نتایج با داده های تجربی اعتبار سنجی شده است. توافق خوب نتایج عددی با داده های تجربی کارایی مدل توسعه داده شده را برای شبیه سازی مکانیزم های کاهش یافته با آهنگ واکنش محدود نشان می دهد.
    کلید واژگان: بولتزمن شبکه ای, احتراق جت متان, مکانیزم کاهش یافته, شعله نفوذی
    Mohammad Hassan Rahimian, Mostafa Ashna
    In this paper the coupled lattice Boltzmann model is developed for simulation of multi-step combustion mechanism of a methane jet diffusion flame. The lattice Boltzmann scheme employs the double-distribution-function model, one distribution function for solving flow field and another for temperature and species concentration fields. The density and temperature fields are coupled through low Mach number flow field. The solution parameters such as species properties and rate of chemical reactions adjust in every time step according to temperature and concentration of species variations. Using combustion mechanisms instead of one step fast chemistry reaction and considering effect of temperature and species concentration on solution parameters are the main advantages of the developed model. For validation of the model, a four-step reduced mechanism with six species is used for simulation of combustion in a methane jet diffusion flame configuration. Agreement between the present results and experimental data confirms that this scheme is also an efficient numerical method for more detailed combustion simulations.
    Keywords: Lattice Boltzmann, combustion of methane jet, reduced mechanism, diffusion flame
  • محمدحسن رحیمیان، رضا صادقی
    در مقاله حاضر به بررسی جریان تراکم پذیر ناشی از موج ضربه ای و نوسان حباب با مرز متحرک به روش شبکه بولتزمن می پردازیم. شبکه بولتزمن در پیش بینی جریان های تراکم پذیر با ماخ بالا ناموفق است، اما با تلاش هایی که در سال های اخیر صورت گرفته است، مدل های جدیدی برای پایدار کردن جواب های معادلات تراکم پذیر ایجادشده است. روش لکس وندروف اصلاح شده که حل پایداری دارد، برای گسسته سازی معادلات بولتزمن استفاده شده است. از مدل های تراکم پذیر بر مبنای الگوی اویلری و الگوی سرعت های چندگانه نویر استوکسی برای شبیه سازی جریان تراکم پذیر در شبکه بولتزمن در این تحقیق استفاده شده است. دینامیک حباب تراکم پذیر به کمک معادله رایلی- پلسه به دست آمده است. شبیه سازی موج ضربه در حباب به کمک سایر روش های دینامیک سیالات محاسباتی انجام شده است، اما به علت ضعف هایی که روش شبکه بولتزمن در جریان تراکم پذیر داشت، تاکنون تلاشی برای بررسی فیزیک این پدیده با این روش انجام نشده است. هدف از این شبیه سازی دستیابی به شناختی از توزیع خواص ترمودینامیکی در راستای شعاع حباب هنگام فروریزش حباب و درنهایت شکل گیری پدیده آوالیانسانی که ناشی از برخورد امواج شوک در مرکز حباب است، با روش شبکه بولتزمن می باشد.
    کلید واژگان: جریان تراکم پذیر, موج ضربه, شبکه بولتزمن, لکس وندروف اصلاح شده, رایلی, پلسه
    Mohammad Hassan Rahimyan, Reza Sadeghi
    In the present Paper, solution methods for simulating compressible flows and shock wave simulation by using Lattice Boltzmann Method(LBM) and simulation of shock wave in the bubble with a moving boundary is evaluated. The standard LBM is found to be incapable of predicting compressible flows and confront instabilities in high Mach number flows. But with some efforts that has been made in recent years, new models for stable solutions of the compressible equations are established. Modified Lax–Wendroff finite difference scheme that has stabale solutions has been used for discretizing Lattice Boltzmann equation. In this study models based on the compressible Euler and compressible multispeed Navier-Stokes to simulate compressible lattice Boltzmann method have been used. The dynamics of compressible bubble busing Rayleigh-Plesset equation have been obtained. Simulation of shock wave in the bubble with other computational fluid dynamics methods has been carried out, However, due to the weakness of the Lattice Boltzmann method for compressible flow, no effort to study the physic of this phenomena has been done with this method. The purpose of this simulation is to achieve a distribution of thermodynamic properties through the radius while collapsing and eventually forming the Sonoluminescence phenomena that caused by the collision of shock waves in the center of the bubble to one other,with lattice boltzmann method.
    Keywords: Compressible Flow, shock wave, Lattice Boltzmann, Modified Lax, wendroff, Rayleigh Plesset
  • Y. Bakhshan, A.R. Omidvar
    Micro scale gas flows has attracted significant research interest in the last two decades. In this research, the fluid flow of gases in the stepped micro-channel at a wide range of Knudsen number has been analyzed with using the Lattice Boltzmann (MRT) method. In the model, a modified second-order slip boundary condition and a Bosanquet-type effective viscosity are used to consider the velocity slip at the boundaries and to cover the slip and transition regimes of flow and to gain an accurate simulation of rarefied gases. It includes the slip and transition regimes of flow. The flow specifications such as pressure loss, velocity profile, streamline and friction coefficient at different conditions have been presented. The results show good agreement with available experimental data. The calculation shows that the friction coefficient decreases with increasing the Knudsen number and stepping the micro-channel has an inverse effect on the friction coefficient. Furthermore, a new correlation is suggested for calculation of the friction coefficient in the stepped micro-channel as below; C_f Re = 3.113+2.915/(1 +2 Kn)+ 0.641 exp⁡(3.203/(1 + 2 Kn))
    Keywords: Micro, channel, Lattice Boltzmann, Friction Coefficient, Knudsen Number, Gas Flow
  • آرش کریمی پور، حمید تیموری، مسعود افرند
    جابجایی توام آزاد و اجباری ناشی از اثرات همزمان انتقال حرارت جابجایی آزاد و اجباری سیال در یک محفظه شیبدار دو بعدی با درپوش متحرک، به کمک روش شبکه بولتزمن و در مقادیر مختلف عدد ریچاردسون، زاویه ی شیب و عدد پرانتل مورد بررسی قرار می گیرد. در این حالت، مولفه های سرعت تحت تاثیر همزمان نیروهای اجباری، شناوری و اثر زاویه شیب محفظه بوده و لذا معادلات مورد استفاده در شبکه بولتزمن، مورد اصلاحاتی قرار خواهند گرفت. مقایسه نتایج حاصل با دیگر داده های در دسترس نیز تطابق مطلوبی را نشان می دهد. نتایج در قالب پروفیل های سرعت و دما، عدد نوسلت و کانتورهای تابع جریان و خطوط همدما ترسیم می شوند. مشاهده می شود که افزایش عدد پرانتل منجر به تقویت نرخ انتقال گرما، به ویژه در مقادیر بالاتر زاویه شیب و عددریچاردسون، خواهد شد. در انتها رابطه ای دقیق نیز برای محاسبه عدد نوسلت متوسط محفظه بر حسب عدد پرانتل، عدد ریچاردسون و زاویه شیب محفظه ارائه می گردد. همچنین دیده می شود که مقدار عدد نوسلت متوسط در بیشترین مقادیر مفروض برای زاویه شیب، عدد پرانتل و عدد ریچاردسون، تقریبا 7 برابر افزایش خواهد داشت.
    کلید واژگان: شبکه بولتزمن, جابجایی توام, محفظه شیبدار
    Mixed convection of free and force convection heat transfer in an inclined lid driven two dimensional enclosure is studied by using Lattice Boltzmann method (LBM) in different values of inclination angle، Richardson (Ri) and Prandtl numbers (Pr). At present case، the velocity components will be affected by inclination angle، force and free convection movements. To do this، using LBM equations are modified. Comparing present results with those of other available ones implies appropriate accuracy. Results are shown as velocity، temperature and Nusselt number profiles and contours of isotherms and streamlines. It is seen that more Pr corresponds to more heat transfer rate especially at higher values of inclination angle and Ri. As a result، to estimate the averaged Nusselt number، a correlation based on Pr، Ri and inclination angle is presented. Moreover، it is seen that the averaged Nusselt number at the upper limit of the considered range of inclination angle، Richardson and Prandtl numbers variability increases by a factor of 7.
    Keywords: Lattice Boltzmann, Mixed convection, Inclined enclosure
  • عبدالرحمان دادوند، مهدی نویدبخش، سهیلا قریشی نجف آباد، مسعود بقال نژاد
    در این تحقیق، حرکت و تغییر شکل یک گلبول قرمز در جریان تراکم ناپذیر و لزج با استفاده از ترکیب روش شبکه بولتزمن و روش مرز غوطه ور شبیه سازی می گردد. برای حل میدان جریان سیال از روش شبکه بولتزمن و برای شبیه سازی دینامیک گلبول قرمز از روش مرز غوطه ور استفاده می شود. گلبول قرمز به صورت یک مرز ارتجاعی غوطه ور در جریان سیال در نظر گرفته می شود. مزیت اصلی روش شبکه بولتزمن این است که در آن برخلاف روش های متداول دینامیک سیالات محاسباتی که در آنها معادلات دیفرانسیلی حل می شوند فقط یک معادله جبری حل می شود. همچنین در روش مرز غوطه ور میدان جریان سیال با یک شبکه بندی اویلری منظم گسسته می شود در حالیکه جسم غوطه ور در مختصات لاگرانژی نشان داده می شود. در حالت کلی، نقاط شبکه اویلری بر نقاط لاگرانژی منطبق نمی باشند. بر هم کنش بین سیال و مرز غوطه ور با استفاده از یک شکل مناسب تابع دلتای دیراک مدل می شود. اثرات شرط مرزی عدم لغزش با افزودن یک جمله نیرو به عنوان چشمه به معادلات ناویر-استوکس (در اینجا معادله شبکه بولتزمن) در نظر گرفته می شود. در این مطالعه، حرکت چرخشی گلبول قرمز خون در جریان برشی شبیه سازی می گردد که نتایج حاصل توافق خوبی با نتایج تجربی و عددی موجود دارد.
    کلید واژگان: شبکه بولتزمن, مرز غوطه ور, جسم ارتجاعی, اندرکنش, حرکت چرخشی
    Abdolrahman Dadvand
    In the present study، the motion and deformation of a red blood cell in the incompressible viscous flow is simulated using the lattice Boltzmann method combined with the immersed boundary method. The lattice Boltzmann method is used to solve the flow field، whereas the immersed boundary method is used to simulate the dynamics of the red blood cell. The red blood cell is considered as an elastic boundary immersed in the fluid domain. The main advantage of the lattice Boltzmann method is that it solves only an algebraic equation. In the immersed boundary method the fluid domain is descretized using a regular Eulerian grid، while the immersed boundary is represented in the Lagrangian coordinates. The Eulerian grid points would not necessarily coincide with the Lagrangian points. The fluid- immersed boundary interaction is modeled using an appropriate form of delta function. The effects of the no-slip condition are taken into account via a forcing term added to the Navier-Stokes Equations (here the lattice Boltzmann equation). In the present study، the tank-treading motion of a red blood cell in the viscous shear flow is simulated. The results are found to be in good agreement with the available experimental and numerical ones.
    Keywords: Lattice Boltzmann, Immersed boundary, Elastic body, Interaction, Tank, treading motion
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