Skip to main content
SUPERVISOR
Ebrahim Shirani,Mahmud Ashrafizadeh
ابراهیم شیرانی چهارسوقی (استاد مشاور) محمود اشرفی زاده (استاد راهنما)
 
STUDENT
Vahid Khalilifard Boroujeni
وحید خلیلی فردبروجنی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1385

TITLE

Lattice Boltzmann Simulation of non-Newtonian channel flow containing stationary and moving circular cylinder
In this thesis a 2D Lattice Boltzmann model has been developed to simulate non- Newtonian fluid flows over geometries with curved boundaries. The accuracy of numerical results are investigated for several problems. The non- Newtonian nature of the flow is implemented using the power-law model. The simulations are performed for a range of power-law model parameter values representing shear thinning and shear thickening fluids. Four test cases are considered in this research. First a non- Newtonian flow in a simple channel is simulated. In this case, predicted numerical results are compared with those of the analytic solution. in the second case, a Lattice Boltzmann simulation is performed for a non- Newtonian flow over a circular cylinder. Curved boundaries are treated in the Lattice Boltzmann model with an interpolation over solid surfaces which is an improved modification of a previous. The resulting dates such as the drag coefficients and centerline velocities are compared with those of existing date in the literature. As third test case, a non- Newtonian flow over a moving cylinder is studied. This study is conducted within two reference coordinates, a moving and a stationary coordinate with respect to the cylinder. Numerical results are compared against each other for these two situations. For a last test case, a non- Newtonian flow over two side-by-side cylinders is conducted. Numerical results for all these test cases show very good agreement with those of analytical existing results, which indicate the ability and accuracy of the Lattice Boltzmann for non- Newtonian flow simulations over geometries with curved boundaries. Key words: Lattice Boltzmann, Non-Newtonian Fluid flow, power-law model, curved boundaries, interpolation method
: این پایان‌نامه به کاربرد حل روش عددی شبکه بولتزمن درشبیه‌سازی جریان سیال غیرنیوتنی بر روی مرز منحنی می‌پردازد.در این راستا، ضمن معرفی روش شبکه بولتزمن در حل جریان سیالات نیوتنی و غیرنیوتنی، انواع معادلات ساختاری که برای سیالات غیرنیوتنی ارائه شده نیز مورد بررسی قرار گرفته است و حل‌های تحلیلی برای انواع این سیالات در جریان داخل کانال ارائه شده است. در این پایان نامه برای مدل کردن سیال غیرنیوتنی از مدل توانی استفاده‌ شده است. مدل توانی یکی از مدل‌های پرکاربرد برای سیالات غیرنیوتنی بخصوص پلیمرهای صنعتی است. در شبیه‌سازی حاضر نحوه بکارگیری روش شبکه بولتزمن بر روی مرز مستقیم و مرز منحنی توضیح داده شده و انواع روش‌های ارائه شده برای در نظر گرفتن مرز جامد منحنی شکل در سیال بیان شده است. به عنوان اولین مسئله که توسط حل روش بولتزمن ارائه شده است، یک کانال ساده در نظر گرفته شده و با توجه به شرط مرزی سرعت یکنواخت در ورودی و گرادیان سرعت صفر در خروجی، سرعت خط مرکزی برای سیال غیرنیوتنی با مدل توانی و برای مقادیر مختلفی از شاخص مدل توانی بدست آمده است. در این مسئله پروفیل‌های سرعت توسعه یافته در کانال برای مقادیر مختلفی از شاخص مدل توانی با حل‌های تحلیلی مقایسه شده‌اند. قسمت اصلی این پایان‌نامه به شبیه‌سازی جریان سیال غیرنیوتنی با مدل توانی حول یک استوانه اختصاص دارد. میدان سرعت در کانال و ضریب درگ روی استوانه از مهمترین پارامترهای محاسبه شده در این شبیه‌سازی هستند. برای اعمال شرط عدم لغزش روی سطح منحنی از روش میان‌یابی توابع توزیع احتمال استفاده شده است. نیروی وارد بر استوانه از روش تغییر مومنتوم بدست آمده و با نتایج حل‌های محققان قبلی مقایسه شده است. مسئله سوم بررسی حرکت استوانه در یک کانال در جریان سیال غیرنیوتنی است. این مسئله در دو دستگاه مرجع مختصات، یکی متصل به جسم متحرک و دیگری مرجع مختصات ثابت بررسی شده و نتایج با هم مقایسه شده‌اند. همچنین نیروی مقاوم حاصل از حرکت استوانه در جریان سیالات غیرنیوتنی با جریان سیال نیوتنی مقایسه شده است.در نهایت، جریان سیال نیوتنی عبوری از روی دو استوانه در کنار هم توسط حل روش شبکه بولتزمن شبیه‌سازی شده و نیروی درگ روی استوانه‌ها بدست آمده است. انطباق مناسب روش شبکه بولتزمن با نتایج داده‌های دیگر محققان گویای توانایی مناسب این روش در تحلیل جریان‌ سیالات غیرنیوتنی بر روی مرز منحنی است. کلمات کلیدی: شبکه بولتزمن، سیال غیرنیوتنی، مدل توانی، مرز منحنی، روش میان یابی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی