شبیه سازی جریان تراکم ناپذیر به روش شبکه بولتزمن

در این پژوهش از روش شبکه ی بولتزمن برای حل برخی جریان های پایه ی دو بعدی و تراکم ناپذیر و نیز حل جریان توسعه یافته در محیط متخلخل با خواص جهتی استفاده شده است. جریان های پایه ی دو بعدی شامل جریان در حفره ی مربعی ، جریان در کانال دو بعدی و جریان از روی دسته استوانه حل می گردند و طیف وسیعی از شرایط مرزی و نحوه ی پیاده سازی آن ها در روش شبکه ی بولتزمن مورد بررسی قرار می گیرد. شرط عدم لغزش روی سطوح جامد، شرایط سرعت و فشار روی مرزهای باز، شرط تناوبی و نحوه ی محاسبه ی نیروهای هیدرودینامیکی وارد بر اجسام غوطه ور در حیطه ی شبکه ی بولتزمن تشریح شده است. نتیجه به طور کلی از دقت بالای روش شبکه ی بولتزمن برای حل جریان های دو بعدی حکایت دارد. به عنوان یک چالش عددی حل جریان توسعه یافته در محیط متخلخل تناوبی با خواص جهتی به روش شبکه ی بولتزمن انجام شده است. این مطالعه ی عددی از آن نظر دارای اهمیت است که اعتبار روابط رایج برای توصیف جریان و رابطه ی افت فشار و سرعت در محیط های با استقلال جهتی برای محیط های با خواص جهتی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که برای حالت تقارن محوری رژیم های موجود در محیط های با استقلال جهتی عینا تکرار شده و روابط دارسی و فورشهایمر در این حالت معتبر می باشند. با خروج جریان از حالت تقارن محوری تغییری در رابطه ی سرعت ظاهری و افت فشار در رژیم دارسی مشاهده نشده و این در حالی است که در رژیم اینرسیایی به ازاء زوایای انحراف بالا، رفتار جریان به طرز محسوسی دگرگون شده و رابطه ی سرعت ظاهری و افت فشار از الگوی فورشهایمر منحرف می گردد.