پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 8 |
| تعداد شماره‌ها | 417 |
| تعداد مقالات | 5,494 |
| تعداد مشاهده مقاله | 6,136,212 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 5,380,636 |
روش بولتزمن شبکه‌ای حرارتی سه‌بعدی در ابعاد نانو برای مرزهای منحنی در رژیم گذار | ||
| نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر | ||
| مقاله 16، دوره 49، شماره 3، آبان 1396، صفحه 617-624 اصل مقاله (574.97 K) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/mej.2016.734 | ||
| نویسندگان | ||
| جعفر غضنفریان1؛ دورنا جمشید اصلی2؛ عباس عباسی* 2 | ||
| 1دانشکده مهندسی، گروه مکانیک، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران | ||
| 2دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران | ||
| چکیده | ||
| روش بولتزمن شبکه‌ای حرارتی برای هندسه سه‌بعدی برای شبیه‌سازی جریان گاز رقیق با عامل حرکت فشاری درون کانال دایروی طولانی در محدوده اعدد نادسن 0/2 تا 1 بسط داده شده است. جمله برخورد به کمک مدل بی-جی-کی جایگزین شده و گسسته‌سازی سرعت توسط مدل دی-3-کیو-15 انجام شده است. رفتار غیرخطی گاز درون لایه نادسن که با ضخامتی در حدود چند برابر طول میانگین آزاد مولکول‌ها، توسط تابع تصحیح اعمال شده است. همچنین در فرمولاسیون جدید ارائهشده برای دو زمان استراحت، تابعیت خواص سیال با دما و چگالی لحاظ شده است. همچنین، شرط مرزی مرتبه بالا برای مرزهای مستقیم با حالت تعمیم یافته شروط مرزی برای مرزهای منحنی در دو‌بعد ترکیب شده تا شرط مرزی منحنی دقیق در حالت سه‌بعدی برای ابعاد نانو ارائه شود. لغزش سرعت و پرش دمایی به عنوان مهمترین پدیدههای جریان در ابعاد نانو در نتایج گزارش شده‌اند. با توجه به عدم برقراری اصل محیط پیوسته در اعداد نادسن بزرگ، نتایج نشان داد که روش بولتزمن شبکه‌ای حرارتی به علت سادگی در اعمال شرط مرزی منحنی و زمان محاسباتی پائین‌تر در قیاس با سایر روش‌های اتمی همچون دی-اس-ام-سی، یک روش کارآمد به منظور بررسی جریان‌های گازی سرعت پایین در ابعاد نانو با اعداد نادسن بالا می‌باشد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| روش بولتزمن شبکه‌ای؛ شبیه‌سازی حرارتی؛ جریان سه‌بعدی؛ مرز منحنی؛ ابعاد نانو | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Thermal Lattice Boltzmann Method for Curved Boundaries in the Transition Regime | ||
| نویسندگان [English] | ||
| J. Ghazanfarian1؛ D. Jamshideasli2؛ A. Abbassi2 | ||
| 1Faculty of Engineering, Department of Mechanical Engineering, University of Zanjan, Zanjan, Iran | ||
| 2Mechanical Engineering Department, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| The three-dimensional thermal lattice Boltzmann-BGK model is developed to simulate the pressure-driven rarefied gaseous flow within a circular channel with constant-temperature-wall in the transition regime (0.1 <Kn<1). The D3Q15 model has been employed for velocity discretization. The captured nonlinear behavior of gas in the Knudsen layer, which dominates the flow characteristics in small-scale gaseous flows by modifying the near-wall correction function along with the variation of properties with density and temperature distributions are implemented in a new formulation. An appropriate combination of advanced straight boundary conditions and a 3D extension of an available curved boundary conditions by identifying the nodes either adjacent to the solid nodes or flow nodes on the computational domain with the structured mesh are employed. The results of small-scale phenomena such as slip-velocity and temperature-jump are reported, which are manifestations of the cases with non-zero Knudsen number. Due to the deficiency of the continuum presumption for high-Knudsen flows, the present study suggests that the TLBM is an efficient tool applicable to the theoretical development of low speed gas flow study, which typically falls within the realm of MEMS/ NEMS by virtue of its more straightforward boundary treatments and higher computation capability compared to other atomistic approaches. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Thermal lattice Boltzmann method, Three-Dimensional flow, Curved-boundary, High-Knudsen, Nanoscale | ||
|
سایر فایل های مرتبط با مقاله
|
||
| مراجع | ||
|
[1] W.M. Zhang, G. Meng, X. Wei, A review on slip models for gas microflows, Microfluidics and Nanofluidics, 13(2012) 845-882. [2] S. Palle, S. Aliabadi, Slip flow and heat transfer in rectangular and circular microchannels using hybrid FE/FV ethod,International Journal for Numerical Methods in Engineering, 89 (2012) 53-70. [3] Sh. Chen, Lattice Boltzmann method for slip flow heat transfer in circular microtubes: Extended Graetz problem, Applied Mathematics and Computation, 217(7) (2010) 3314-3320. [4] J. Ghazanfarian, A. Abbassi, Heat transfer and fluid flow in microchannels and nanochannels at high Knudsen number using thermal lattice-Boltzmann method, Physical Review E, 82(2) (2010) 026307. [5] R. Khazaeli, S. Mortazavi, M. Ashrafizaadeh, Application of a ghost fluid approach for a thermal lattice Boltzmann method, Journal of Computational Physics 250(0) (2013)126-140. [6] M. Bouzidi, M. Firdaouss, P. Lallemand, Momentum transfer of a Boltzmann-lattice fluid with boundaries, Physics of Fluids, 13(11) (2001) 3452-9. [7] Z. Guo, C. Zheng, B. Shi, An extrapolation method for boundary conditions in lattice Boltzmann method, Physics of Fluids, 14(6) (2002) 2007-2010. [8] H. Haung, T.S. Lee, C. Shu, Lattice-BGK simulation of steady flow through vascular tubes with double constrictions, International Journal of Numerical Methods for Heat & Fluid Flow, 16(2) (2006) 186-203. [9] Y. Peng, C. Shu, Y.T. Chew, A 3D incompressible thermal lattice Boltzmann model and its application to simulate natural onvection in a cubic cavity, Journal of Computational Physics, 193(1) (2004) 260-274. [10] K. Suga, Lattice Boltzmann methods for complex micro-flows: applicability and limitations for practical applications, Fluid Dynamics Research, 45 (2013)034501. [11] Q. Zou, X. He, On pressure and velocity boundary conditions for the lattice Boltzmann BGK model, Physics of Fluids, 9(6) (1997) 1591-1598. [12] A. D’Orazio, S. Succi, Simulating two-dimensional thermal channel flows by means of a lattice Boltzmann method with new boundary conditions, Future Generation Computer Systems, 20(6) (2004) 935-944. [13] S. Chen, D. Martínez, R. Mei, On boundary conditions in lattice Boltzmann methods, Physics of Fluids 8(9)(1996) 2527-2536. [14] J. Jang, S.T. Wereley, Pressure distributions of gaseous slip flow in straight and uniform rectangular microchannels, Microfluidics and Nanofluidics, 1(1)(2004) 41-51. [15] E.B. Arkilic, M.A. Schmidt, K.S. Breuer, Gaseous slip flow in long microchannels, Journal of Microelectromechanical Systems, 6(2) (1997) 167-178. [16] W.A. Ebert, E.M. Sparrow, Slip flow in rectangular and annular ducts, Journal of Basic Engineering-ASME,87(4) (1965) 1018-1024. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 1,519 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 3,343 |
||
