بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش، از ترکیب رویکرد سیال روح و رویکرد شارژ مجدد در روش شبکه بولتزمن هیدرودینامیکی و حرارتی، جهت شبیه سازی نشست ذره کاتالیست درون سیال، استفاده شده است. در این مسأله درون ذره کاتالیست در اثر فعل و انفعالات شیمیایی حرارت به صورت حجمی تولید می شود و مرز ذره و سیال دارای انتقال حرارت مزدوج - پیو ستگی شار و دما - ا ست.
این ذره در اثر نیروی وزن و همچنین نیروهای وارد شده از طرف سیال به صورت آزادانه شروع به حرکت میکند و سیال اطراف آن در اثر حرکت ذره و همچنین نیروهای شناوری جریان پیدا میکند. در این مقاله، جهت اعمال مرز مزدوج سیال- جامد از رویکرد سیال روح و جهت اعمال مرز متحرک از رویکرد شارژ مجدد در روش شبکه بولتزمن استفاده شده است. مقای سه نتایج به دست آمده با نتایج دیگر مطالعات، برای اولین بار دقت و صحت تلفیق روش سیال روح و روش شارژ مجدد ارائه شده را نشان میدهد.
-1 مقدمه
یکی از روشهای اعمال شرایط مرزی منحنی در روش شبکه بولتزمن رویکرد سیال روح1است که توسط نویسندگان حاضر ارائه شده است .[1] این روش در مطالعهای دیگر [2]، توسط نویسندگان حاضر جهت اعمال مرزهای حرارتی مزدوج سیال-جامد2 توسعه داده شده است. اما بررسی مرزهای منحنی متحرک در شبکههای کارتزین به کمک روش سیال روح، پیچیدهتر از حالتی است که مرز ساکن است چرا که در هر تکرار تعدادی از گرههای دامنه جامد به دامنه سیال گام میگذارند و تعدادی از توابع توزیع در این گرهها مجهول است.
برای اولین بار لالمند و همکاران [3] مرزهای منحنی متحرک هیدرودینامیکی را با استفاده از روش شارژ مجدد3در شبکه بولتزمن شبیهسازی کردند. مرزهای منحنی متحرک حرارتی دریچلت و نیومن با استفاده از روش سیال روح توسط مظفری و همکاران [4] توسعه داده شده است. با توجه به آخرین اطلاعات نویسندگان، تا به حال روش شارژ مجدد برای مرزهای متحرک مزدوج استفاده نشده است. در این مقاله بعد از ارائه روش شارژ مجدد برای مرزهای مزدوج سیال-جامد، نشست یک ذره کاتالیست با منبع تولید حرارت داخلی با استفاده از روش شبکه بولتزمن شبیهسازی شده است و با مقایسه نتایج حاصل با نتایج دیگر مطالعات صحت و دقت روش ارائه شده، بررسی شده است.
-2 روش عددی و نتایج شبیهسازیها
-1-2 روش شبکه بولتزمن حرارتی با زمان آسودگی چند گانه
در این مقاله از یک مدل شبکه بولتزمن دو بعدی که دارای نه سرعت گسسته است - D2Q9 - و همچنین مدل دو توزیعی که از دو مجموعه تابع توزیع، یک تابع توزیع برای میدان سرعت - - و یک تابع توزیع برای میدان دما - - ، بهره میبرد، استفاده شده است. همچنین در این مقاله مطابق با معادله - 1 - از روش MRT برای اپراتور برخورد توابع توزیع چگالی و از روشSRT برای اپراتور برخورد توابع توزیع انرژی استفاده شده است.[4]
2-2 رویکرد سیال روح برای اعمال شرط حرارتی مزدوج در شبکه بولتزمن
در این بخش روش سیال روحی که مظفری و همکاران [6] برای مرزهای منحنی حرارتی مزدوج توسعه دادند، به صورت مختصر توضیح داده میشود. این روش، شرایط مرزی دریچلت و نیومن را با دقت مرتبه دو شبیه سازی میکند. در این روش از یک میانیابی دو خطی استفاده می شود و شار عمود بر سطح جهت شبیه سازی مرزهای نیومن به طور مستقیم بدست میآید که از مزایای روش سیال روح است.
