شبیه¬سازی جریان دو بعدی درون محیط متخلخل با استفاده از روش شبکه بولتزمن

هدف از این پایان¬نامه، شبیه¬سازی جریان درون محیط متخلخل با استفاده از روش شبکه بولتزمن در مقیاس rev و به کمک مدل عمومی برینکمن-فورچیمر می¬باشد. در ابتدا به منظور اعتبار سنجی روش شبکه بولتزمن، به شبیه¬سازی چند جریان رایج سیالات مانند جریان درون حفره، جریان پوازی صفحه¬ای و جریان اطراف موانع مربعی و دایره¬ای پرداخته شد. در شبیه¬سازی جریان اطراف مانع دایره ای از شرط مرزی منحنی استفاده شده است. مقایسه نتایج حاصل با نتایج معتبر تحلیلی، تجربی و عددی پیشین بیانگر دقت روش شبکه بولتزمن در شبیه¬سازی و تحلیل جریان¬های سیال می¬باشد. سپس به منظور شبیه¬سازی جریان درون محیط متخلخل، جریان پوازی صفحه¬ای کاملا متخلخل، جریان درون حفره کاملا متخلخل، جریان کوئت کاملا متخلخل و جریان اطراف مانع مربعی کاملا متخلخل درون کانال شبیه¬سازی شد و نتایج حاصل با نتایج تحلیلی و عددی مبتنی بر روش تفاضل محدود مورد ارزیابی قرار گرفت. در انتها نیز به عنوان یک مسئله کاربردی، یک لایه محیط متخلخل به مانع مربعی موجود در کانال افزوده شد و اثرات حضور این لایه بر الگوی جریان و پدیده جدایش گردابه¬ها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج شبیه¬سازی نشان داد که استفاده از یک لایه محیط متخلخل با ضخامت، تخلخل و عدد دارسی مناسب می¬تواند اثرات جدایش گردابه¬ها در جریان را کاهش داده و به طور قابل توجهی نیروی پسای وارد بر مانع را کم کند. بر اساس نتایج به دست آمده در این پژوهش، در ضخامت های کم و اعداد دارسی بزرگ کاهش نیروی پسا، بیشتر است به طوری که در حالت بهینه برای عدد دارسی 2-10 و ضخامت بدون بعد 05/0 کمترین ضریب پسا، نسبت به حالت بدون افزودن لایه متخلخل مشاهده می¬شود.