کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
7155878 1462639 2018 52 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
A stress tensor discontinuity-based immersed boundary-lattice Boltzmann method
ترجمه فارسی عنوان
یک روش تنشزدایی تنسنجی استرس بر پایه ی مرز-شبکه ی غوطه ور شده بولتزمن
ترجمه چکیده
ما پیشنهاد یک روش مرزی غوطه وری بولتزمن را با استفاده از انقباض تانسور استرس پیشنهاد می کنیم. در روش مرزی غوطه ور، نیروی بدن که برای اعمال شرایط مرزی بدون لغزش اعمال می شود، معادل انسجام تانسور استرس در سراسر مرز است. در روش پیشنهادی، مرز توسط نقاط لاگرانژی به طور مستقل از نقاط شبکه پس زمینه بیان می شود و انزوا تانسور استرس بر روی این نقاط از توابع توزیع دلخواه ذره ای محاسبه می شود که شرایط مرزی بدون لغزش بر اساس باز گشت طرح. با استفاده از این روش می توان نیرویی را که بر روی مرز بر روی مرز اثر می گذارد را از تانسور استرس یک طرف مایعات تقسیم شده توسط مرز بدست آورد و نیازی به بررسی اثر جرم داخلی در محاسبه نیروی کل و گشتاور بر روی مرز برای شناخت بهتر ما، روش حاضر اولین موردی است که ما را قادر می سازد محاسبه تانسور استرس بر مرز در کلاس روش رابط نفوذی. به منظور اعتبارسنجی روش حاضر، ما آن را برای شبیه سازی مسائل مرزی معمولی حرکت می کنیم، یعنی یک جریان تیلور کویت، سیلندر دایره ای نوسانی در یک مایع ثابت، رسوب یک سیلندر بیضوی و رسوب یک کره . در نتیجه، روش حاضر دارای دقت فضایی مرتبه اول است و توافق خوبی با سایر نتایج عددی و تجربی است. علاوه بر این، ما دو مشکل روش فعلی، یعنی نفوذ و نوسانات جعلی نیروی محلی، و یک راه حل ممکن برای آنها را مورد بحث قرار می دهیم.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه سایر رشته های مهندسی مکانیک محاسباتی
چکیده انگلیسی
We propose an immersed boundary-lattice Boltzmann method using the discontinuity of the stress tensor. In the immersed boundary method, the body force which is applied to enforce the no-slip boundary condition is equivalent to the discontinuity of the stress tensor across the boundary. In the proposed method, the boundary is expressed by Lagrangian points independently of the background lattice points, and the discontinuity of the stress tensor is calculated on these points from desired particle distribution functions which satisfy the no-slip boundary condition based on the bounce-back scheme. By using this method, we can obtain the force locally acting on the boundary from the stress tensor of one side of the fluids divided by the boundary, and there is no need to consider the internal mass effect in calculating the total force and torque acting on the boundary. To our best knowledge, the present method is the first one which enables us to calculate the stress tensor on the boundary in the class of the diffusive interface method. In order to validate the present method, we apply it to simulations of typical moving-boundary problems, i.e., a Taylor-Couette flow, an oscillating circular cylinder in a stationary fluid, the sedimentation of an elliptical cylinder, and the sedimentation of a sphere. As a result, the present method has the first-order spatial accuracy and has a good agreement with other numerical and experimental results. In addition, we discuss two problems of the present method, i.e., penetration and spurious oscillation of local force, and a possible remedy for them.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Computers & Fluids - Volume 172, 30 August 2018, Pages 593-608
نویسندگان
, ,