Sự chuyển giao động lượng của chất lỏng lưới Boltzmann với các bề mặt

Physics of Fluids - Tập 13 Số 11 - Trang 3452-3459 - 2001
M’hamed Bouzidi1, Mouaouia Firdaouss2, Pierre Lallemand1
1Laboratoire C.N.R.S.-A.S.C.I., Bâtiment 506, Université Paris-Sud (Paris XI Orsay), 91405 Orsay Cedex, France
2Laboratoire C.N.R.S.-L.I.M.S.I., Bâtiment 508, Université Paris-Sud (Paris XI Orsay), 91405 Orsay Cedex, France

Tóm tắt

Chúng tôi nghiên cứu điều kiện biên vận tốc cho các bề mặt cong trong phương trình Boltzmann lưới (LBE). Chúng tôi đề xuất một điều kiện bề mặt LBE cho các bề mặt chuyển động bằng cách kết hợp phương pháp “nảy lùi” và nội suy không gian bậc nhất hoặc bậc hai. Điều kiện bề mặt được đề xuất là một phương pháp đơn giản, chắc chắn, hiệu quả và chính xác. Độ chính xác bậc hai của điều kiện biên được chứng minh cho hai trường hợp: (1) dòng Couette hình tròn hai chiều phụ thuộc theo thời gian và (2) dòng ổn định hai chiều qua một mảng định kỳ các hình trụ tròn (dòng chảy qua các phương tiện xốp của hình trụ). Đối với trường hợp đầu tiên, giải pháp Boltzmann lưới được so sánh với giải pháp phân tích của phương trình Navier–Stokes. Đối với trường hợp thứ hai, giải pháp Boltzmann lưới được so sánh với một giải pháp phần tử hữu hạn của phương trình Navier–Stokes. Các giải pháp Boltzmann lưới cho cả hai dòng chảy đều phù hợp rất tốt với các giải pháp của phương trình Navier–Stokes. Chúng tôi cũng phân tích mô-men xoắn do sự chuyển giao động lượng giữa chất lỏng và bề mặt cho hai điều kiện ban đầu: (a) hình trụ bắt đầu đột ngột và chất lỏng đứng yên, và (b) chất lỏng quay đồng đều và hình trụ đứng yên.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

1986, Lattice gas automata for the Navier–Stokes equation, Phys. Rev. Lett., 56, 1505, 10.1103/PhysRevLett.56.1505

1987, Lattice gas hydrodynamics in two and three dimensions, Complex Syst., 1, 649

1988, Use of the Boltzmann equation to simulate lattice gas automata, Phys. Rev. Lett., 61, 2332, 10.1103/PhysRevLett.61.2332

1989, Boltzmann approach to lattice gas simulations, Europhys. Lett., 9, 663, 10.1209/0295-5075/9/7/009

1989, Lattice gas dynamics with enhanced collisions, Europhys. Lett., 9, 345, 10.1209/0295-5075/9/4/008

1992, Recovery of the Navier–Stokes equations using a lattice gas Boltzmann method, Phys. Rev. A, 45, R5339, 10.1103/PhysRevA.45.R5339

1992, Lattice BGK models for Navier–Stokes equation, Europhys. Lett., 17, 479, 10.1209/0295-5075/17/6/001

1992, The lattice Boltzmann equation: Theory and applications, Phys. Rep., 222, 145, 10.1016/0370-1573(92)90090-M

1998, Lattice Boltzmann method for fluid flows, Annu. Rev. Fluid Mech., 30, 329, 10.1146/annurev.fluid.30.1.329

1997, Lattice Boltzmann model for the incompressible Navier–Stokes equation, J. Stat. Phys., 88, 927, 10.1023/B:JOSS.0000015179.12689.e4

1993, Boundary conditions for the lattice Boltzmann simulations, J. Stat. Phys., 71, 1171, 10.1007/BF01049965

1995, Solid boundaries in particle suspension simulations via lattice Boltzmann method, Phys. Rev. E, 52, 1164, 10.1103/PhysRevE.52.1164

1993, Initial and boundary conditions for the lattice Boltzmann method, Phys. Rev. E, 48, 4823, 10.1103/PhysRevE.48.4823

1995, A consistent hydrodynamic boundary condition for the lattice Boltzmann method, Phys. Fluids, 7, 203, 10.1063/1.868767

1995, A nonslip boundary condition for the lattice Boltzmann simulations, Phys. Fluids, 7, 2928, 10.1063/1.868766

1996, On boundary conditions in lattice Boltzmann method, Phys. Fluids, 8, 2527, 10.1063/1.869035

1999, An accurate curved boundary treatment in lattice Boltzmann method, J. Comput. Phys., 155, 307, 10.1006/jcph.1999.6334

1991, A Knudsen layer theory, Physica D, 47, 241, 10.1016/0167-2789(91)90295-K

1994, Boundary flow condition analysis for the three-dimensional lattice Boltzmann method, J. Phys. II, 4, 191

1996, Local second-order boundary methods for lattice Boltzmann models, J. Stat. Phys., 84, 927, 10.1007/BF02174124

1999, Lattice Boltzmann method for irregular grids, Phys. Rev. Lett., 82, 5245, 10.1103/PhysRevLett.82.5245

2000, Theory of the lattice Boltzmann method: Dispersion, dissipation, isotropy, Galilean invariance and stability, Phys. Rev. E, 61, 6546, 10.1103/PhysRevE.61.6546

1998, Grid refinement for lattice BGK models, J. Comput. Phys., 147, 219, 10.1006/jcph.1998.6089

1997, Analytic solutions of simple flows and analysis of non slip boundary conditions for the lattice Boltzmann BGK model, J. Stat. Phys., 87, 115, 10.1007/BF02181482

1997, Analytic solutions of linearized lattice Boltzmann equation for simple flows, J. Stat. Phys., 88, 913, 10.1023/B:JOSS.0000015178.19008.78

1982, Slow flow past periodic arrays of cylinders with applications to heat transfer, Int. J. Multiphase Flow, 8, 193, 10.1016/0301-9322(82)90029-5

1997, Non linear corrections to Darcy’s law at low Reynolds numbers, J. Fluid Mech., 343, 331, 10.1017/S0022112097005843

1997, Moderate Reynolds number flows through periodic and random arrays of aligned cylinders, J. Fluid Mech., 349, 31, 10.1017/S002211209700671X

1986, GMRES: A generalized minimal residual algorithm for solving nonsymmetric linear systems, SIAM J. Sci. Comp., 7, 856, 10.1137/0907058

1998, Some remarks on the acoustic parameters of sharp-edged porous media, Int. J. Eng. Sci., 36, 1035, 10.1016/S0020-7225(98)00002-0

Thông tin
Thông tin xuất bản

Physics of Fluids

Tập 13 Số 11

3452-3459

Thông tin tác giả