عنوان پایان‌نامه
پیش بینی جریان سیال در کانال با مقیاس میکرونانو به کمک روش لتیس بولتزمن
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: 1480;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 40146
- تاریخ دفاع
- ۲۹ بهمن ۱۳۸۷
- دانشجو
- هومن تمدن
- استاد راهنما
- مهرداد رئیسی دهکردی
- چکیده
- در این پایان نامه در ابتدا به معرفی خصوصیات و کاربرد های متداول در جریان های ریز مقیاس پرداخته می شود و ضمن معرفی رژیم های مختلف جریان گازی، معیار تعیین رژیم جریان و معادلات حاکم بر هر کدام از انواع رژیم ها، معرفی شده اند. سپس به معرفی اجمالی روش هایی که با اصلاح شرایط مرزی بوسیله مدل لغزش و استفاده از معادلات ناویر استوکس در مدل سازی جریان های ریز مقیاس کاربرد دارند پرداخته می شود و نقاط ضعف و قوت آنها مطرح می گردد. پس از مراحل ذکر شده، به معرفی روش لتیس بولتزمن که دیدگاه دیگری در مطالعه و مدل سازی جریان سیالات می باشد پرداخته می شود و ضمن آشنایی با این روش و معادلات حاکم بر آن، نحوه استفاده کاربردی از روش فوق در مدل سازی عددی معرفی می گردد. در مدل سازی های انجام شده در این پایان نامه به جریان گازی در رژیم های جریانی لغزش و گذرا پرداخته شده است. نتایج بدست آمده از مدل سازی جریان در کانال های صاف با داده های تجربی و نتایج عددی موجود در مراجع دیگر مقایسه شده اند و از این مقایسه ها مشخص می گردد که روش فوق توانایی خوبی در پیش بینی توزیع سرعت و فشار و سایر پارامتر های جریانی در جریان های گازی ریز مقیاس دارد. در مرحله بعدی به مدل سازی جریان گازی در کانال های زبر پرداخته شد و تأثیر مقادیر مختلف زبری سطحی بر جریان سیال در کانال های ریز مقیاس مورد مطالعه قرار گرفت.
- Abstract
- In this dissertation, first the specifications and general applications of tiny-scale gas flows of different regimes are presented and the criteria for determining the flow regime and the corresponding governing equations are given. Then the methods which make use of the slip boundary condition correction for the Navier-Stoks equations are briefly introduced and their advantages as well as disadvantages are discussed. The Lattice Boltzmann Method - which is an effective approach in the fluid flow modeling - is introduced afterwards and the practical applications of this method are mentioned. In the numerical modeling we have focused on gas flows of slip and transient regimes. The results obtained from the simulation of the flow in smooth channels are compared with previous numerical results and/or experimental data. The comparisons show that the presented method has the ability to predict the flow parameters such as the slip velocity, nonlinear pressure drop and mass flow rate in micro and nano-scale geometries with great accuracy. The present study also investigates the effects of surface roughness on flow characteristics of micro/nano gas flows. In order to compare the final results, two cases of flow geometries were chosen for which the numerical and experimental results were available. Surface roughness was increased in each stage and its influences on the flow regime, pressure and velocity distribution, slip velocity and mass flow rate were studied. It is shown that the presence of surface roughness results in a decrease in the mass flow rate as well as the slip velocity. Increasing the amount of roughness causes the mass flow rate to constantly decrease, however this trend is inverted for the slip velocity.
