ارزیابی مدل شان و چن روش شبکه بولتزمن در شبیه‌سازی جریان‌های چندجزئی مخلوط نشدنی

چکیده مقاله

چکیده - جریان‌های چندجزیی در مهندسی و مسایل صنعتی بسیار معمول هستند. چالش عمده در استفاده از روش‌های عددی رایج در شبیه‌سازی سیستم‌های چندجزئی، ضعف این روش‌ها در تشخیص محل سطوح مشترک و اعمال شرایط مرزی مناسب در آن محل می‌باشد. از این رو در سال‌های اخیر روش شبکه بولتزمن مورد توجه قرار گرفته است. پایین بودن هزینه محاسباتی، امکان پردازش موازی و تشخیص خودکار محل تشکیل سطح مشترک در مسایل چندجزئی، از محاسن این روش است. مدل برهم‌کنش محلی شان و چن که بر پایه روش شبکه بولتزمن ارائه شده است، به دلیل سادگی معادلات حاکم و اعمال ساده آن‌ها در برنامه‌های کامپیوتری، توجه بسیار زیادی را برای شبیه‌سازی جریان‌های چندجزئی به خود جلب کرده است. در این تحقیق با انجام آزمایشات عددی متعدد بر پایه مدل شان و چن، کمیت‌های موثر در هر مساله تعیین شده و توانایی روش در شبیه سازی مسائلی مثل ناپایداری رایلی-تیلور، شبیه سازی جریان درون لوله U شکل و شبیه سازی فطره در معرض جریان برشی مورد ارزیابی قرار گرفته است. صحت شبیه‌سازی‌ها با مشاهدات تجربی و یا نتایج دیگران تائید شده است. در شبیه‌سازی تغییر شکل قطره در معرض جریان برشی از اعداد رینولدز (Re=40,80,120) و کپیلاری (Ca=0.12,0.25,0.37) به منظور مقایسه استفاده شده است.