یک شرط مرزی منحنی ساده شده در مرزهای ساکن یا متحرک برای روش بولتزمن شبکه‌ای

روش بولتزمن شبکه‌ای یکی از زیرشاخه‌های دینامیک سیالات محاسباتی است. با وجود اینکه این روش زمینه ریاضی پیچیده‌ای دارد، روابط نهایی نسبتا ساده‌ای بر آن حکم‌فرماست، از این‌رو برنامه رایانه‌ای ساده‌تری نسبت به روش‌های مرسوم دینامیک سیالات محاسباتی نیاز دارد. با توجه به ویژگی‌های روش بولتزمن شبکه‌ای برای پردازش موازی، این روش به‌‌عنوان روشی کارامد برای شبیه‌سازی جریان سیال در هندسه‌های پیچیده، که نیاز به حافظه محاسباتی زیادی دارند، در نظر گرفته می‌شود. به‌خاطر وجود مرزهای منحنی در هندسه‌های پیچیده، یافتن شرط مرزی مناسب در روش بولتزمن شبکه‌ای اجتناب‌ناپذیر است. برای این منظور پژوهش‌های زیادی انجام شده و شرایط مرزی مختلفی پیشنهاد شده‌ است. در پژوهش حاضر، ابتدا تعدادی از شرایط مرزی منحنی مرور و سپس شرط مرزی ساده‌شده‌ای پیشنهاد شده است. برنامه‌ای به زبان فرترن، بر مبنای روش بولتزمن شبکه‌ای تهیه شده، که شرط مرزی پیشنهادی به‌همراه چند شرط مرزی دیگر در آن اعمال شده است. برای بررسی صحت و دقت شرط مرزی پیشنهادی، جریان داخل حفره دوبعدی شبیه‌سازی و با نتایج عددی موجود مقایسه شده است. تطابق نتایج حاصل از پژوهش حاضر با نتایج پژوهشگران قبلی، صحت برنامه تهیه شده را تأیید می‌کند. همچنین دو جریان سیال، یکی جریان اطراف استوانه ساکن در کانالی دوبعدی و دیگری جریان بین دو استوانه ساکن و متحرک، شبیه‌سازی شده‌اند. نتایج شبیه‌سازی‌ها با شرط مرزی پیشنهادی، به‌همراه نتایج شرایط مرزی قبلی، با نتایج در دسترس مقایسه شده است. مقایسه‌ها نشان می‌دهند که جواب‌هایی با دقت مناسب توسط شرط مرزی پیشنهادی به‌دست آمده است.

کلیدواژه ها:

Lattice Boltzmann method ، Boundary condition ، Bounce back ، Incompressible model ، روش بولتزمن شبکه‌ای ، شرط مرزی ، کمانه کردن ، مدل تراکم‌ناپذیر