شبیه سازی عددی جابجایی آزاد حول یک استوانه ساکن با شار حرارتی ثابت و موقعیتهای مختلف قطری به روش مرز غوطه ور-لتیس بولتزمن

در این مقاله، یک روش مرز غوطه ور-لتیس بولتزمن جدید برای شبیه سازی مسائل حرارتی همراه با شرط مرزی شار حرارتی ثابت توسعه داده شده است. در این روش شرط مرزی عدم لغزش با استفاده از روش اصلاح سرعت ضمنی و شرط مرزی شار حرارتی ثابت با توجه به اختلاف بین شار حرارتی مطلوب و شار محاسبه شده در روند حل اعمال می شود. اصلاح سرعت به عنوان یک جمله نیرویی به معادله بولتزمن افزوده می گردد و برای اصلاح دما، یک جمله چشمه/چاه گرمایی در معادله انرژی منظور می شود. حذف فرآیند پیچیده ی تولید شبکه، سادگی و کارآیی در عین حفظ دقت، از مزیتهای بارز روش پیشنهادی می باشد. با استفاده از این روش، جریان جابجایی آزاد حول یک استوانه دایروی داغ با شار حرارتی ثابت، درون محفظه ای با دیواره های سرد در اعداد رایلی 103 تا 106 مورد مطالعه قرار گرفته است. بعلاوه، اثرات تغییر موقعیت قطری استوانه بر الگوهای جریان و انتقال حرارت و همچنین توزیع عدد ناسلت محلی روی سطح استوانه و دیواره های محفظه بررسی شده است. نتایج حاصل، نشان می دهد که مکان وقوع عدد ناسلت بیشینه به شدت به موقعیت قطری استوانه وابسته است. با توجه به نتایج این شبیه سازی ها، می توان اظهار داشت که روش حاضر قادرست شرط مرزی شار حرارتی ثابت را به درستی اعمال کند.