بررسی عددی پدیده اثر پیستونی سیال فوق بحرانی در محیط میکروگرانش با استفاده از روش شبکه بولتزمن

در این پژوهش، به معرفی یک مدل شبکه بولتزمن به منظور شبیه سازی پدیده اثر پیستونی، که اصلی ترین مکانیزم انتقال حرارت سیال فوق بحرانی در محیط میکرو گرانش می باشد، پرداخته شده است. تغییر ضریب پخش در روش شبکه بولتزمن حرارتی با اضافه شدن یک ترم به تابع توزیع تعادلی مدل سازی گردید. جهت محاسبه نیروی بین مولکولی و ایجاد مدل تراکم پذیر شبکه بولتزمن، از رابطه حاکم بر سیال واندروالس استفاده شد. هم چنین جهت حذف پرش سرعت بر روی دیواره، روابط شرط مرزی منطبق با شبکه بولتزمن تراکم پذیر در حضور نیروی واندروالس ایجاد گردید. نشان داده شد که این شرط مرزی دقت بالایی در شبیه سازی مسایل نیرو محور دارد و دقت مرتبه دوم نسبت به مکان را دارا می باشد. نهایتا مدل توسعه یافته شبکه بولتزمن حرارتی به همراه مدل شبکه بولتزمن تراکم پذیر جهت شبیه سازی انتقال حرارت جریان سیال فوق بحرانی به کار گرفته شده است. پدیده اثر پیستونی با در نظر گرفتن مدل نیروی بین مولکولی واندورالس شبیه سازی گردید. نتایج حاکی از آن است که طرح های گوناگون شبیه ساز نیرو، خطاهای متفاوتی را در شبیه سازی جریان سیال تراکم پذیر فوق بحرانی دارند. قیاسی بین هدایت خالص و انتقال حرارت به واسطه پدیده اثر پیستونی صورت گرفت و نشان داده شد که انتقال حرارت به واسطه پدیده اثر پیستونی سریعتر از هدایت خالص است.

کلیدواژه ها:

Lattice Boltzmann Method ، Variable Thermal Diffusivity ، Lattice Boltzmann Compressible Model ، Force Simulation Scheme ، Piston Effect Phenomena ، معادله شبکه بولتزمن ، ضریب پخش متغیر ، مدل تراکم پذیر شبکه بولتزمن ، اسکیم شبیه ساز نیرو ، پدیده اثر پیستونی