Mô phỏng dòng chảy tạo thành do nắp dịch chuyển trong khoang chứa hình vuông bằng phương pháp Lattice Boltzmann

Tóm tắt

Dòng chảy tạo thành do nắp dịch chuyển trong khoang chứa hình vuông là dòng chảy của chất lưu, chứa trong một khoang hình vuông, do một biên dịch chuyển theo phương tiếp tuyến với vận tốc không đổi. Dòng chảy này xuất hiện phổ biến trong tự nhiên và được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp. Trong bài báo này, phương pháp lattice Boltzmann (LBM) được sử dụng để mô phỏng dòng chảy của chất lưu không nén được, gây ra do nắp dịch chuyển trong khoang chứa hình vuông với các giá trị của số Reynolds (Re) khác nhau, biến đổi từ 100 tới 5000. Kết quả mô phỏng cho thấy các biểu đồ phân bố vận tốc thay đổi từ dạng phi tuyến khi số Re nhỏ tới dạng tuyến tính khi số Re lớn. Đồng thời, đường dòng và xoáy cũng được phân tích để đánh giá ảnh hưởng của số Re tới cấu trúc của dòng xoáy tuần hoàn ổn định trong khoang. Mô phỏng chỉ ra rằng ngoại trừ trường hợp Re = 5000, kết quả của phương pháp LBM trùng khớp với các kết quả từ lời giải thông thường của phương trình Navier-Stokes. Do đó, phương pháp LBM, một phương pháp dễ dàng được triển khai bằng phương pháp số, có thể thay thế lời giải của phương trình Navier-Stokes trong việc mô phỏng chất lưu.