روش شبكه بولتزمن براي بررسي تاثير لزجت تابع دما در جريان سيال غيرنيوتني گرمايي از روي سيلندر مربعي

Investigation of Temperature-dependent Viscosity Effect on Thermal Non-Newtonian Fluid Flow over a Square Cylinder by Lattice Boltzmann Method

در مطالعه حاضر، مساله جريان سيال غيرنيوتني با لزجت تابع دما از روي يك سيلندر مربعي غيرهم­دما بررسي شده است. مدل سيال كاريو-ياسودا براي شبيه ­سازي خواص غيرنيوتني سيال بكار گرفته شده است. از روش شبكه بولتزمن غيرنيوتني، با ويژگي محاسبات محلي، براي شبيه­ سازي عددي معادلات مومنتوم و انرژي بهره گرفته شده است. تحليل شبكه و صحت­ سنجي نتايج با موفقيت انجام پذيرفته است. شبيه ­سازي­ ها براي محدوده وسيعي از پارامترهاي مساله شامل عدد رينولدز 50> Re >10، شاخص غيرنيوتني 1> n >0/3 و شاخص باريك­ شوندگي دمايي 0/5> b >0 انجام شده است. شبيه­ سازي­ها نشان مي ­دهند كه روش پيشنهادي به خوبي مي ­تواند خواص تابع نرخ برش و دما را در جريان سيال غيرنيوتني كاريو-ياسودا پيش ­بيني نمايد. نتايج نشان مي­ دهند كه با افزايش شاخص باريك­ شوندگي دمايي، ضريب پسا و عدد ناسلت متوسط به ترتيب كاهش و افزايش خواهند يافت.

In the present study, the non-Newtonian fluid flow with the temperature-dependent viscosity over a non-isothermal square cylinder is investigated. Carreau-Yasuda model is utilized to simulate the non-Newtonian properties of the fluid. Non-Newtonian Lattice Boltzmann method, with local computing features, is used to numerical simulate of momentum and energy equations. Grid analysis and validation of results have been successfully completed. Simulations are accomplished for a wide range of parameters including Reynolds number 10< Re < 50, Non-Newtonian index 0.3< n <1, and temperature-thinning index 0< b < 0.5. Simulations show that the proposed method is able to predict the shear- and temperature-dependent properties of Carreau-Yasuda non-Newtonian fluid flow. The results show that increasing of temperature-thinning index leads to reduction and increment of the drag coefficient and Nusselt number, respectively.