عنوان انگلیسی:
Bingham fluid simulation with the incompressible lattice Boltzmann model
عنوان فارسی:
شبیه سازی سیال بینگهام با استفاده از مدل شبکه تراکم ناپذیر بولتزمن
رشته : مهندسی مکانیک، انرژی، قدرت
تعداد صفحات مقاله اصلی: 7 صفحه (pdf)
تعداد صفحات ترجمه: 21صفحه (word)
سال انتشار: 2011
مجله
Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics
لینک دانلود مقاله
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0377025710002855
Abstract
The Bingham fluid flow is numerically studied using the lattice Boltzmann method by incorporating the Papanastasiou exponential modification approach. The He–Luo incompressible lattice Boltzmann model is employed to avoid numerical instability usually encountered in non-Newtonian fluid simulations due to a strong non-linear relationship between the shear rate tensor and the rate-of-strain tensor. First, the value of the regularization parameter in Bingham fluid mimicking is analyzed and a method to determine the value is proposed. Then, the model is validated by pressure-driven planar channel flow and planar sudden expansion flow. The velocity profiles for the pressure-driven planar channel flow are in good agreement with analytical solutions. The calculated reattachment lengths for a 2:1 planar sudden expansion flow also agree well with the available data. Finally, the Bingham flow over a cavity is studied, and the streamlines and yielded/unyielded regions are discussed.
Keywords:
- Non-Newtonian fluid;
- Lattice Boltzmann method;
- Bingham fluid;
- Yield stress;
- Cavity flow;
- Expansion flow
شبیه سازی سیال بینگهام با استفاده از مدل شبکه تراکم ناپذیر بولتزمن
چکیده:
جریان سیال بینگهام با استفاده از روش شبکه بولتزمن با ترکیب روش اصلاح نمایی پاپاناستاسیو به صورت عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. مدل هی-لوی شبکه تراکم ناپذیر بولتزمن که برای جلوگیری از بی ثباتی عددی استفاده می شود، با توجه به رابطه غیر خطی قوی بین تانسور نرخ برش و تانسور نرخ کرنش معمولا در شبیه سازی سیالات غیر نیوتنی بکار می رود. ابتدا، مقدار پارامتر تنظیم در شبیه سازی سیال بینگهام مورد آنالیز قرار گرفت و روشی برای تعیین این مقدار ارائه شد. سپس، این مدل با استفاده از جریان کانال دو بعدی تحت فشار و جریان انبساط ناگهانی دو بعدی مورد ارزیابی قرار گرفت. پروفیل های سرعت برای جریان کانال دو بعدی تحت فشار به خوبی با راه حل های تحلیلی سازگار بود. همچنین طولهای اتصال مجدد محاسبه شده برای یک جریان انبساط ناگهانی دو بعدی 2 به 1 نیز به خوبی بر داده های موجود منطبق بود. در نهایت، جریان بینگهام روی یک حفره مورد مطالعه قرار گرفت، و جریانات حاصل و مناطق تسلیم شده/نشده مورد بحث و بررسی قرار گرفت.
کلید واژه ها: سیال غیر نیوتنی، روش سیال بینگهام، سیال بینگهام، تنش تسلیم، جریان حفره، جریان انبساطی، شبکه تراکم ناپذیر بولتزمن، پاپاناستاسیو،مدل هی لو
فهرست مطالب
- مقدمه. 1
- روشهای عددی.. 3
- 1. رویکرد پاپاناستاسیو برای سیالات بینگهام. 3
- 2. مدل شبکه بولتزمن.. 7
- نتایج و بحث.. 10
- نتایج.. 19
شبیه سازی سیال بینگهام با استفاده از مدل شبکه تراکم ناپذیر بولتزمن
