استفاده از روش شبکه بولتزمن در تحلیل جریان سه بعدی

در سال های اخیر روش شبکه بولتزمن به عنوان یک نگرش جدید برای حل مسائل پیچیده دینامیک سیالات مورد توجه قرارگرفته است. با توجه به ماهیت سه بعدی پدیده ها روش شبیه سازی سه بعدی می تواند تحلیل دقیقتر و نزدیک به واقعیت را در اختیار ما بگذارد. به همین دلیل است که هدف این پایان نامه نوشتن کد شبکه بولتزمن سه بعدی قرار داده شده و در آینده نیز به عنوان کد مبنا زمینه های گسترش دارد. در این پایان نامه برای حل معادله مومنتوم از روش شبکه بولتزمن سه بعدی با ساختار شبکه d3q19 و برای حل معادله انرژی از روش اختلاف محدود استفاده شده است. هر دو شرط مرزی بازگشت به عقب و زو- هی برای شبیه سازی استفاده شده اند. نوآوری این کار تعمیم روابط شرط مرزی زوهی به صورت سه بعدی است که با تعمیم روابط زو-هی دو بعدی به سه بعدی روابط حاکم محاسبه شده اند. نتایج حاصل از کد کامپیوتری برای بررسی جریان در یک کانال سه بعدی با مقطع مربعی، جریان جابجایی اجباری در یک محفظه مکعبی با درپوش متحرک و جریان جابجایی طبیعی در یک محفظه مکعبی به کار گرفته شده است. در همه مسائل در ابتدا با انتخاب شرایط مرزی و حل یک مسأله ذاتاً دوبعدی به صورت سه بعدی اعتبار کد سه بعدی سنجیده شده است، در همه ی آن ها، نتایج حاصل از حل سه بعدی تطابق خوبی با حل دو بعدی داشته اند. در مسأله جریان سه بعدی در کانال به بررسی توزیع دما، سرعت، عدد ناسلت و ضریب اصطکاک در کانال پرداخته شده است که نتایج حاصل از حل کد سه بعدی تطابق خوبی با نتایج حل دقیق داشته اند. در تحلیل جریان جابجایی اجباری در یک محفظه مکعبی با درپوش متحرک به بررسی توزیع دما و سرعت در محفظه پرداخته شده است و نتایج حاصل از حل سه بعدی با نتایج حل نرم افزار فلوئنت مقایسه شده که تطابق خوبی داشته است. در مسأله جریان جابجایی طبیعی در یک محفظه مکعبی توزیع دما، سرعت و عدد ناسلت میانگین بررسی شده است و نتایج این مسأله با نتایج حل عددی موجود تطابق خوبی داشته است.