مقايسه كاربرد دو شرط مرزي در شبيه سازي جريان سيال درون همزن

A Comparison of Two Boundary Conditions for the Fluid Flow Simulation in a Stirred Tank

جريان مغشوش سه‌بعدي در يك همزن با پره‌هاي متحرك به‌صورت عددي بررسي شده است. براي شبيه‌سازي عددي جريان يك حلگر موازي سه‌بعدي بر مبناي روش شبكه بولتزمن تدوين شده است. روش شبيه‌سازي گردابه‌هاي بزرگ براي مدل نمودنٍ جريان مغشوش استفاده شده است. براي اصلاح نمودنٍ دقت شبيه‌سازي جريان در همزن‌ها، يك شرط مرزي مرسوم براي ديواره‌هاي متحرك، به¬‌همراه يك شرط مرزي پيشنهادي ديگر، با جزئيات مورد بررسي قرار گرفته است. بررسي‌هاي حاضر نشان مي‌دهد كه، روش كمانه‌كردنٍ اصلاح شده پيشنهادي نتايج دقيق‌تري در مقايسه با نتايج حاصل از روش مرسوم ميدان نيرو توليد مي‌كند. در عين حال پياده‌سازي شرط مرزي پيشنهادي براي مسائلي كه ديواره پيچيده متحرك دارند خيلي دشوارتر مي‌باشد.

Three dimensional turbulent flow in a stirred tank with moving blades has been numerically studied. For the numerical simulation, a 3D parallel flow solver has been developed based on the lattice Boltzmann method. The large eddy simulation method has been used for the turbulence modeling. To improve the accuracy of the flow simulation in stirred tanks, a commonly used boundary condition for moving walls as well as a proposed alternative boundary condition have been investigated in great details. The present investigations show that the proposed improved bounce-back method generates accurate results compared with those obtained using commonly used force field method. However, the implementation of the proposed boundary condition is more difficult for cases with complex moving walls.