تعداد نشریات | 44 |
تعداد شمارهها | 1,303 |
تعداد مقالات | 16,020 |
تعداد مشاهده مقاله | 52,487,349 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 15,214,187 |
مقایسه اندرکنش همسایه وار دو ذره دایروی صلب و تغییر شکل پذیر در جریان برشی | ||
مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز | ||
مقاله 3، دوره 49، شماره 3، آبان 1398، صفحه 19-28 اصل مقاله (2.36 M) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
نویسندگان | ||
بهروز افرا1؛ محسن نظری* 2؛ محمد حسن کیهانی3 | ||
1دانشگاه شاهرود | ||
2هیات علمی | ||
3استاد دانشگاه شاهرود | ||
چکیده | ||
در این مطالعه، تقابل سازه و سیال در جریان برشی با استفاده از روش ترکیبی مرز غوطهور – شبکه بولتزمن – شبکه فنر مورد مطالعه قرار گرفته است. در این روش ترکیبی، با اضافه کردن الگوریتم اعمال نیروی چند مرحلهای به معادلات شبکه بولتزمن دقت محاسبات را تا دو برابر افزایش دادیم. مرز غوطهور که به عنوان یکی از روشهای شبکه ثابت شناخته میشود، جهت محاسبه نیروی مرزی به کار گرفته میشود. در این مطالعه، جهت اعمال تغییر شکل سازه تغییرشکلپذیر در برابر سیال اطرافش، از روش شبکه فنر استفاده شده است که بر مبنای این روش جسم جامد با مجموعهای از فنرها جایگزین میشود. در بخش روشهای عددی این مقاله، الگوریتمی ضمنی منطبق بر روش شبکه فنر ارائه شده که به راحتی میتواند با با حلگرهای جریان ترکیب شده و باعث ارتقا روشهای صریح قبلی شود. صحت حلگرهای جسم جامد و سیال به ترتیب با شبیه سازی تغییرشکل تیر یکسرگیدار و حرکت تکذره صلب دایروی داخل جریان برشی نشان داده میشود. در بخش نتایج نیز حرکت همسایهوار دو ذره دایروی در جریان برشی برای دو حالت جسم صلب و تغییرشکل پذیر با هم مقایسه میشود که نشان داده خواهد شد انعطافپذیری جسم جامد چگونه باعث تغییر در مسیر حرکت ذرات خواهد شد. | ||
کلیدواژهها | ||
روش مرز غوطه ور- شبکه بولتزمن؛ روش شبکه فنر ضمنی؛ اعمال نیروی چند مرحله ای؛ اندرکنش همسایه وار؛ عدد کپیلاری | ||
مراجع | ||
[1] Buxton G. A., Verberg R., Jasnow D. & Balazs A. C. (2005). Newtonian fluid meets an elastic solid: Coupling lattice Boltzmann and lattice-spring models. Physical Review E, 71(5), 056707. doi: 10.1103/PhysRevE.71.056707 71, pp. 056707, 2005. [2] MacMeccan R. M., Clausen J. R., Neitzel G. P., & Aidun C. K. Simulating deformable particle suspensions using a coupled lattice-Boltzmann and finite-element method. Journal of Fluid Mechanics, 618, 13-39. doi: 10.1017/S0022112008004011, 2009. [3] Peskin C. S., Numerical analysis of blood flow in the heart. Journal of Computational Physics, 25(3), 220-252. doi: https://doi.org/10.1016/0021-9991(77)90100-0, 1977. [4] Peskin C. S., Flow patterns around heart valves: A numerical method. Journal of Computational Physics, 10(2), 252-271. doi: https://doi.org/10.1016/0021-9991(72)90065-4, 1972. [5] Afra B., Nazari M., Kayhani M. H., & Ahmadi G. (2019). Direct numerical simulation of freely falling particles by hybrid immersed boundary – Lattice Boltzmann – discrete element method. Particulate Science and Technology, 1-13. doi: 10.1080/02726351.2018.1536092. [6] Delouei A. A., Nazari M., Kayhani M., and Ahmadi G., A non-Newtonian direct numerical study for stationary and moving objects with various shapes: An immersed boundary–Lattice Boltzmann approach," Journal of Aerosol Science, vol. 93, pp. 45-62, 2016. [7] Afra, B., Nazari, M., Kayhani, M. H., Delouei, A. A., & Ahmadi, G. (2018). An immersed boundary-lattice Boltzmann method combined with a robust lattice spring model for solving flow–structure interaction problems. Applied Mathematical Modelling, 55, 502-521. doi: https://doi.org/10.1016/j.apm.2017.10.014 [8] Kang, S. K., & Hassan, Y. A. (2011). A comparative study of direct-forcing immersed boundary-lattice Boltzmann methods for stationary complex boundaries. International Journal for Numerical Methods in Fluids, 66(9), 1132-1158. doi: 10.1002/fld.2304 [9] Goldstein, D., Handler, R., & Sirovich, L. (1993). Modeling a No-Slip Flow Boundary with an External Force Field. Journal of Computational Physics, 105(2), 354-366. doi: https://doi.org/10.1006/jcph.1993.1081 [10] Saiki, E. M., & Biringen, S. (1996). Numerical Simulation of a Cylinder in Uniform Flow: Application of a Virtual Boundary Method. Journal of Computational Physics, 123(2), 450-465. doi: https://doi.org/10.1006/jcph.1996.0036 [11] Mohd-Yusof, J., Combined immersed-boundary/B-spline methods for simulations of ow in complex geometries, Annual Research Briefs. NASA Ames Research Center= Stanford University Center of Turbulence Research: Stanford, pp. 317-327, 1997. [12] Fadlun E. A., Verzicco R., Orlandi P., & Mohd-Yusof, J., Combined Immersed-Boundary Finite-Difference Methods for Three-Dimensional Complex Flow Simulations. Journal of Computational Physics, 161(1), 35-60. doi: https://doi.org/10.1006/jcph.2000.6484, 2000. [13] Lima E Silva, A. L. F., Silveira-Neto, A., & Damasceno, J. J. R. (2003). Numerical simulation of two-dimensional flows over a circular cylinder using the immersed boundary method. Journal of Computational Physics, 189(2), 351-370. doi: https://doi.org/10.1016/S0021-9991(03)00214-6 [14] Feng Z.-G. and Michaelides E. E., The immersed boundary-lattice Boltzmann method for solving fluid–particles interaction problems, Journal of Computational Physics, vol. 195, pp. 602-628, 2004. [15] Lai M.-C. and Peskin C. S., An immersed boundary method with formal second-order accuracy and reduced numerical viscosity, Journal of Computational Physics, vol. 160, pp. 705-719, 2000. [16] Feng Z.-G., & Michaelides E. E., The immersed boundary-lattice Boltzmann method for solving fluid–particles interaction problems. Journal of Computational Physics, 195(2), 602-628. doi: https://doi.org/10.1016/j.jcp.2003.10.013, 2004. [17] Niu X. D., Shu C., Chew Y. T., & Peng Y., A momentum exchange-based immersed boundary-lattice Boltzmann method for simulating incompressible viscous flows. Physics Letters A, 354(3), 173-182. doi: https://doi.org/10.1016/j.physleta.2006.01.060, 2006. [18] Dupuis A., Chatelain P., & Koumoutsakos P., An immersed boundary–lattice-Boltzmann method for the simulation of the flow past an impulsively started cylinder. Journal of Computational Physics, 227(9), 4486-4498. doi: https://doi.org/10.1016/j.jcp.2008.01.009, 2008. [19] Amiri Delouei A., Nazari M., Kayhani M. H., Kang S. K., & Succi S., Non-Newtonian particulate flow simulation: A direct-forcing immersed boundary–lattice Boltzmann approach. Physica A: Statistical Mechanics and its Applications, 447, 1-20. doi: https://doi.org/10.1016/j.physa.2015.11.032, 2016. [20] Wu J., & Shu C., Implicit velocity correction-based immersed boundary-lattice Boltzmann method and its applications. Journal of Computational Physics, 228(6), 1963-1979. doi: https://doi.org/10.1016/j.jcp.2008.11.019, 2009. [21] Guo Z., Zheng C., & Shi B., Discrete lattice effects on the forcing term in the lattice Boltzmann method. Physical Review E, 65(4), 046308. doi: 10.1103/PhysRevE.65.046308, 2002. [22] Ashurst W. T., & Hoover W. G., Microscopic fracture studies in the two-dimensional triangular lattice. Physical Review B, 14(4), 1465-1473. doi: 10.1103/PhysRevB.14.1465, 1976. [23] Hrennikoff A., Solution of Problems of Elasticity by the Framework Method. J. Appl. Mech1941. [24] Monette L., & Anderson M. P., Elastic and fracture properties of the two-dimensional triangular and square lattices. Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering, 2(1), 53-66. doi: 10.1088/0965-0393/2/1/004, 1994. [25] Buxton G. A., Care C. M., & Cleaver D. J., A lattice spring model of heterogeneous materials with plasticity. Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering, 9(6), 485-497. doi: 10.1088/0965-0393/9/6/302, 2001. [26] Hassold G. N., & Srolovitz D. J., Brittle fracture in materials with random defects. Physical Review B, 39(13), 9273-9281. doi: 10.1103/PhysRevB.39.9273, 1989. [27] Parisi A., & Caldarelli G., Self-affine properties of fractures in brittle materials. Physica A: Statistical Mechanics and its Applications, 280(1), 161-165. doi: https://doi.org/10.1016/S0378-4371(99)00633-0, 2000. [28] Zhao G.-F., Fang J., & Zhao J. A 3D distinct lattice spring model for elasticity and dynamic failure. International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics, 35(8), 859-885. doi: 10.1002/nag.930, 2011. [29] Omori T., Ishikawa T., Barthès-Biesel D., Salsac A. V., Walter J., Imai Y., & Yamaguchi T., Comparison between spring network models and continuum constitutive laws: Application to the large deformation of a capsule in shear flow. Physical Review E, 83(4), 041918. doi: 10.1103/PhysRevE.83.041918, 2011. [30] Agresar G., Linderman J. J., Tryggvason G., & Powell K. G. An Adaptive, Cartesian, Front-Tracking Method for the Motion, Deformation and Adhesion of Circulating Cells. Journal of Computational Physics, 143(2), 346-380. doi: https://doi.org/10.1006/jcph.1998.5967, 1998. [31] Peskin C. S. (). The immersed boundary method. Acta Numerica, 11, 479-517. doi: 10.1017/S0962492902000077, 2003. [32] Wu J. and Shu C., Particulate flow simulation via a boundary condition-enforced immersed boundary-lattice Boltzmann scheme, Communications in Computational Physics, vol. 7, pp. 793, 2010. [33] Yan Y., Morris J. F., & Koplik J. Hydrodynamic interaction of two particles in confined linear shear flow at finite Reynolds number. Physics of Fluids, 19(11), 113305. doi: 10.1063/1.2786478, 2007.
| ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 262 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 284 |