ارزیابی دقت و رفتار هیدرودینامیکی انواع شرایط مرزی عدم لغزش در مرزهای انحنادار در روش بولتزمن شبکه‏ ای

این مقاله به بررسی کمی روش‌های مختلف اعمال شرط مرزی عدم لغزش بر روی استوانه ثابت و دوار در چارچوب روش بولتزمن شبکه‌ای، می‌پردازد. بدین منظور، از پنج روش بازگشت به عقب، روش یو خطی و درجه دو و روش بوزیدی خطی و درجه دو استفاده شده است. چالش اساسی در همه این روش‌ها چگونگی محاسبه و میان‌یابی توابع توزیع مجهول در نقاط اویلری پیرامون نقاط مرزی است. نتایج نشان می‌دهد که در شرایط پایدار )عدد رینولدز 20 و عدد رینولدز 40 ،)حداکثر خطای محاسبه زاویه جدایش 7/6 درصد و مربوط به روش بازگشت به عقب است، درحالی‌که در شرایط پایدار، اختلاف معناداری میان ضرایب پسا در روش‌های مذکور مشاهده نمی‌شود. همچنین روش بوزیدی خطی در محاسبه طول ناحیه جدایش نسبت به روش‌های دیگر دارای خطای بیشتری است )6 درصد برای عدد رینولدز 20 و 8/82 درصد برای عدد رینولدز 40 .)با افزایش عدد رینولدز و افزایش سرعت بی‌بعد دوران، روش بازگشت به عقب در پیش‌بینی ضریب پسا و در زمان‌های اولیه بی‌بعد کمتر از 7/78 و برای شرایط سرعت بی‌بعد دوران 0/2 و عدد رینولدز 200 دچار اختلاف می‌شود، اما با افزایش زمان، این اختلاف کاهش می‌یابد؛ حال آنکه سه روش یو خطی، بوزیدی خطی و بوزیدی درجه دو، همچنان نتایج مشابه‌ی را ایجاد می‌کنند.

Hydrodynamic Behavior of Different No-Slip Condition on the Curved Boundaries in the Lattice Boltzmann Method

This paper examines the various methods of applying noslip boundary condition on a fixed and rotary cylinder in the lattice Boltzmann framework. For this purpose, five methods of bounce[1]back, linear and quadratic method of Yu and the linear and quadratic method of Bouzidi are chosen. The main challenge in all of these methods is how to calculate and interpolate the unknown distribution functions at the points around the boundary points. Results show that in the stable conditions (Re=20 and Re=40), the maximum error of calculation of the separation angle is 6.7 % and it is related to the bounceback method, while in the stable conditions, a significant difference cannot be seen between the bounceback and other methods. Also, the linear method of Bouzidi has the most error in calculating the separation length (6% for Re=20 and 8.82 % for Re=40). By increasing the Reynolds number and increasing the rotational velocity, a difference in the lift coefficient in the early times, t*> 7.78 grows for the conditions of k=0.2 and Re=200, between the bounceback and other methods, however with increasing time, this difference reduces, whereas the three methods of linear Yu, linear Bouzidi and quadratic Bouzidi, continue to produce similar results.