شبیه سازی دینامیک یک غشا الاستیک در یک کانال دارای گودال با استفاده از ترکیب روش شبکه بولتزمن- مرز غوطه ور

در مطالعه حاضر، حرکت و تغییر شکل یک غشا الاستیک در یک کانال دوبعدی با گودال و بدون گودال با استفاده از ترکیب روش شبکه بولتزمن و روش مرز غوطه ور شبیه سازی می گردد. برای حل میدان جریان سیال از روش شبکه بولتزمن و برای شبیه سازی اندرکنش سیال و غشا از روش مرز غوطه ور استفاده می شود. غشا الاستیک به صورت یک مرز انعطاف پذیر غوطه ور در جریان سیال در نظر گرفته می شود. در روش مرز غوطه ور، غشا الاستیک در مختصات لاگرانژی نشان داده می شود، در صورتی که میدان جریان سیال با یک شبکه بندی اویلری یکنواخت و ثابت گسسته می شود. اندرکنش بین سیال و مرز غوطه ور با استفاده از تابع دلتای دیراک مدل می شود. اثرات شرط مرزی عدم لغزش با افزودن یک جمله نیرو به معادله شبکه بولتزمن در نظر گرفته می شود. بسته به شدت جریان (یا عدد رینولدز)، موقعیت اولیه غشا و سفتی آن و اندازه گودال، غشا الاستیک در داخل گودال فقط حرکت چرخشی داشته و یا توسط جریان به بیرون از آن هدایت می شود. نتایج برحسب میدان سرعت و فشار جریان سیال و نیز شکل غشا در زمان های مختلف نشان داده شده است. نتایج حاصل با نتایج تجربی و عددی موجود مقایسه گردید که تطابق خوبی را نشان داد.