روش مرز غوطه‌ور– شبكۀ بولتزمن براي شبيه‌سازي حركت ذره در سيالات غيرنيوتني

Simulation of Particle Motion in NonNewtonian Fluids by Immersed Boundary Lattice Boltzmann Method

در مطالعۀ حاضر روش تركيبي مرزغوطه‌ور شبكۀ بولتزمن غيرنيوتني براي شبيه‌سازي نيروهاي وارد بر ذره و هم‌چنين محاسبۀ سرعت حركت ذره در مجاورت سيالات غيرنيوتني مختلف، توسعه داده شده است. در اين تحقيق، اثرات نيروي اضافي ناشي از وجود جرم شتابدار نيز در معادلات حركت غيرنيوتني ذره لحاظ شده‌اند. دو مسئلۀ كاربردي شامل جريان سيال غيرنيوتني تواني از روي سيلندر ثابت با سطح مقطع مربعي و سقوط يك ذرۀ مربعي در سيالات غيرنيوتني با خواص مختلف رقيق‌برشي و ضخيم‌برشي بررسي شده است. نتايج نشان مي‌دهند كه نيروي وارد بر سيلندر در حالت ثابت و سرعت حد ذره در حال سقوط با افزايش شاخص رفتار غيرنيوتني تواني به‌ترتيب افزايش و كاهش قابل ملاحظه‌اي را تجربه خواهند نمود.

In the current study, the immersed boundary – nonNewtonian lattice Boltzmann method is developed for simulation of forces act on a particle and also for computation of the particle velocity in vicinity of nonNewtonian fluids. In this research, the effect of extra force due to accelerated mass is also considered in nonNewtonian particle motion equations. Two applied problems of powerlaw nonNewtonian fluid flow over a stationary cylinder with square crosssection and a square falling particle in nonNewtonian fluids with different shearthinning and shearthickening behaviour are investigated. Results indicate that the force act on stationary cylinder and ultimate velocity of falling particle will experience considerable increase and decrease with growth of powerlaw nonNewtonian behaviour index, respectively.