• شماره ركورد
    26983
  • پديد آورنده

    مرجان شريفي

  • عنوان
    توسعه روش شبكه بولتزمان براي شبيه‌سازي انتقال حرارت هدايت و تشعشع در هندسه‌‌هاي نامنظم با رويكرد مقياس حفره
  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي مكانيك
  • سال تحصيل
    1398
  • تاريخ دفاع
    1401/1/31
  • استاد راهنما
    مجيد سياوشي
  • دانشكده
    مهندسي مكانيك
  • چكيده
    در اكثر سيستم‌هاي طبيعي و ساخته‌ي دست بشر، مفهوم انتقال حرارت از اهميت بالايي برخوردار است. به‌ منظور ارزيابي صحيح اين سيستم‌ها با استفاده از روش‌هاي مهندسي، لازم است كه اثر متقابل مكانيزم‌هاي مختلف انتقال حرارت شامل رسانش، جابجايي، و تابش بر يكديگر در نظر گرفته شود تا نتايجي مطابق با فيزيك مسئله حاصل گردد. اين امر سبب ورود پيچيدگي‌هايي به مسئله‌ي مورد نظر شده و در بسياري از موارد، امكان حل تحليلي براي معادلات رياضياتي حاكم بر اين‌گونه مسائل وجود نخواهد داشت. در نتيجه استفاده از روش‌هاي عددي براي حل اين معادلات امري ناگزير است. در سال‌هاي اخير، روش شبكه‌ي بولتزمان با توجه به مزاياي آن، كاربرد‌هاي فراواني را در بررسي مسائل انتقال حرارت پيدا كرده است. بعد از اثبات دقت و صحت نتايج اين روش براي بررسي انتقال حرارت رسانشي و جابجايي، در دهه‌ي اخير استفاده از اين شبكه براي بررسي تابش و بررسي عملكرد آن در اين زمينه به موضوع جذابي براي محققين تبديل شده است. چرا كه در مسائل شامل انتقال حرارت تابشي در تركيب با رسانش و يا جابجايي، معمول بود كه از روش‌هاي متفاوتي براي بررسي دو مكانيزم موجود استفاده شود. در نتيجه نياز به كوپل اين روش‌ها براي تبادل داده‌ها، امري حتمي است كه خود مي‌تواند از نظر محاسباتي هزينه‌بر باشد. در پژوهش حال حاضر، به منظور توسعه‌ي كاربرد روش شبكه‌ي بولتزمان در شبيه‌سازي مسائل انتقال حرارت تركيبي رسانشي-تابشي، به بررسي عملكرد اين روش در هندسه‌هاي نامنظم شامل مرز منحني پرداخته شده است. هندسه‌هاي مورد استفاده در اين شبيه‌سازي، از طريق روش ناحيه‌ي غير‌فعال توليد شده‌اند. نتايج حاصل از كد LBM-LBM توسعه داده شده با نتايج FVM-DOM در هندسه‌هاي مشابه، اما توليد شده توسط روش بلاك‌هاي چند‌گانه مقايسه شده‌اند. اين مقايسه حاكي از آن است كه كد توسعه داده شده از دقت مطلوبي براي پيش‌بيني توزيع دما در هندسه‌هاي شامل مرز منحني برخوردار است و دقت آن با افزايش پارامتر رسانش-تابش، افزايش مي‌يابد. در بررسي شار حرارتي با استفاده از LBM-LBM، مغايرت‌هايي در نتايج دو روش مشاهده مي‌شود كه به طور عمده ناشي از تعداد كم پيوند‌هاي موجود در آرايش شبكه‌ي D_2 Q_8 براي الگوريتم تابش بوده و پيشبيني مي‌شود كه با استفاده از شبكه‌هاي با اتصالات بيشتر اين مورد رفع گردد. به طور كلي كد توسعه داده شده قادر است كه رفتار تابش را در هندسه‌هاي شامل مرز منحني با دقت خوبي، به ويژه براي پارامتر رسانش-تابش بزرگتر پيشبيني كند.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1401/06/08
  • عنوان به انگليسي
    Development of lattice Boltzmann method for simulating conductive and radiative heat transfer in irregular geometries with pore-scale approach
  • تاريخ بهره برداري
    4/20/2023 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    مرجان شريفي

  • چكيده به لاتين
    In most natural and man-made systems, the concept of heat transfer is of great importance. In order to correctly eva‎luate these systems using engineering methods, it is necessary to consider the interaction of different heat transfer mechanisms, including conduction, displacement, and radiation, to obtain results in accordance with the physics of the problem. This causes complexities to enter the problem and in many cases, it will not be possible to solve analytically for the mathematical equations governing such problems. As a result, it is inevitable to use numerical methods to solve these equations. In recent years, due to its advantages, the Boltzmann network method has found many applications in investigating heat transfer problems. After proving the accuracy and correctness of the results of this method to investigate conduction and displacement heat transfer, in the last decade, the use of this network to investigate radiation and its performance in this field has become an attractive topic for researchers. Because in problems involving radiant heat transfer in combination with conduction or displacement, it was common to use different methods to investigate the two existing mechanisms. As a result, the need to couple these methods for data exchange is certain, which can be computationally expensive. In the current research, in order to develop the application of the Boltzmann network method in the simulation of combined conduction-radiation heat transfer problems, the performance of this method has been investigated in irregular geometries including curved boundaries. The geometries used in this simulation were generated through the passive zone method. The results of the developed LBM-LBM code are compared with the results of FVM-DOM on similar geometries, but produced by the multiple blocks method. This comparison indicates that the developed code has good accuracy for predicting temperature distribution in geometries including curved boundary and its accuracy increases with the increase of conduction-radiation parameter. In examining the heat flux using LBM-LBM, discrepancies are observed in the results of the two methods, which are mainly caused by the small number of links in the D_2 Q_8 network arrangement for the radiation algorithm, and it is predicted that using networks with more connections this case be fixed In general, the developed code is able to predict the radiation behavior in geometries including curved boundary with good accuracy, especially for larger conduction-radiation parameter.
  • كليدواژه هاي فارسي
    روش شبكه بولتزمان , انتقال حرارت تركيبي , رسانش , تابش , هندسه نامنظم , روش ناحيه غيرفعال , روش راستاهاي مجزا
  • كليدواژه هاي لاتين
    Lattice Boltzmann method , Combined heat transfer , Conduction , Radiation , Irregular geometry , Blocked-off method , Discrete ordinate method
  • Author
    Marjan Sharifi
  • SuperVisor
    Majid Siavashi