حل جریان حرارتی سیال خواص متغیر تراکم پذیر فوق بحرانی با استفاده از روش lb

در این پژوهش، توسعه روش شبکه بولتزمن به منظور شبیه سازی پدیده اثر پیستونی که اصلی ترین مکانیزم انتقال حرارت سیال فوق بحرانی در محیط میکرو گرانش می باشد مورد توجه قرار گرفته است. تغییر ضریب پخش در روش شبکه بولتزمن حرارتی با اضافه شدن یک ترم به تابع توزیع تعادلی مدل سازی گردیده است. این مدل در مساله های مختلف مورد بررسی قرار گرفت و نشان داده شد که روش پیشنهادی، قابلیت مدل سازی مسایل به شدت غیر خطی را نیز دارد. از طرف دیگر با استفاده از آنالیز چاپمن انسکوگ خطای روش پیشنهادی، شناسایی شده است. بخشی از خطا که ارتباطی به تغییر خواص نداشت، با پیشنهاد ترم اصلاح و استفاده از ترم های مرتبه بالا در آنالیز چاپمن انسکوگ حذف گردید. به علاوه نشان داده شد ترم اضافه شده، که نماینده قسمت متغیر ضریب پخش حرارتی است، خطایی از مرتبه دوم عدد نودسن ایجاد می کند و قابل صرف نظر می باشد. هم چنین معین گردید که مدل پیشنهادی، دارای خطایی از مرتبه دوم نسبت به زمان است. در ادامه، آنالیز چاپمن انسکوگ در فضای برداریِ توصیف شده، جهت استخراج معادلات ناویراستوکس به کار گرفته شده است. به علاوه نشان داده می شود که نیروی بین مولکولی، تنها تحت فرمولاسیونی خاص و با اضافه شدنِ جمله اصلاحی به معادله سرعت ماکروسکوپیک و تعادلی، قابل تبدیل به معادلات ناویراستوکس تراکم پذیر می باشد. جهت محاسبه نیروی بین مولکولی، از رابطه حاکم بر سیال واندروالس استفاده شد. در کنار مدل تراکم پذیر شبکه بولتزمن، روش اعمال شرط مرزی در حضور نیروی بین مولکولی مورد بررسی قرار گرفت و روشن گردید که مدل های موجود، توانایی شبیه سازی پرش نیرو نزدیک دیواره را ندارند. پس، بر پایه یکی از مدل ها شرط مرزیِ منطبق با شبکه بولتزمن تراکم پذیر با نیروی واندروالس توسعه داده شد. نشان داده شد که این شرط مرزی دقت بسیار بالایی در شبیه سازی مسایل نیرو محور دارد و دقت مرتبه دوم نسبت به مکان را دارا می باشد. 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. برای شبیه سازی جریان جابجایی آزاد درون حفره از فیلتراسیون آکوستیکی استفاده می گردد. 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 تراکم پذیر فوق بحرانی دارند.