Simulación escalable del transporte de gases rarefactados impulsado por gradientes de presión en medios permeables complejos utilizando el método de Lattice Boltzmann
Autores: Rustamov, Nijat; Douglas, Craig C.; Aryana, Saman A.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Simulación escalable del transporte de gases rarefactados impulsado por gradientes de presión en medios permeables complejos utilizando el método de Lattice Boltzmann
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Representaciones precisas
Deslizamiento
Regímenes de flujo transicional
Flujo de gas rarefactado
Sistemas confinados
Método LB
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Las representaciones precisas de los regímenes de flujo deslizante y transicional presentan un desafío en la simulación del flujo de gas rarefactado en sistemas confinados con geometrías complejas. En estos regímenes, las formulaciones basadas en el continuo pueden no capturar correctamente la física. Este trabajo considera un método de Boltzmann (LB) de tiempo de relajación múltiple regularizado con tratamientos de frontera de pared difusiva de Maxwelliana mixta y rebote a medio camino para capturar el flujo a altos números de Knudsen. Los resultados de la simulación se validan contra resultados de simulaciones atomísticas de la literatura. Examinamos el comportamiento de convergencia de LB para sistemas confinados en función de los tratamientos de entrada y salida, la complejidad de la geometría y la magnitud del gradiente de presión, y mostramos que la convergencia es sensible a los tres factores. Los tratamientos de frontera de entrada y salida considerados en este trabajo incluyen condiciones de frontera periódicas, de presión y una condición de frontera periódica generalizada. En comparación con los tratamientos periódicos y de presión, las simulaciones de dominios complejos utilizando un tratamiento de frontera generalizado conservan masa pero requieren más iteraciones para converger. El comportamiento de convergencia en dominios complejos mejora a mayores magnitudes del gradiente de presión a través del dominio computacional, y disminuir la porosidad deteriora el comportamiento de convergencia para dominios complejos.
Descripción
Las representaciones precisas de los regímenes de flujo deslizante y transicional presentan un desafío en la simulación del flujo de gas rarefactado en sistemas confinados con geometrías complejas. En estos regímenes, las formulaciones basadas en el continuo pueden no capturar correctamente la física. Este trabajo considera un método de Boltzmann (LB) de tiempo de relajación múltiple regularizado con tratamientos de frontera de pared difusiva de Maxwelliana mixta y rebote a medio camino para capturar el flujo a altos números de Knudsen. Los resultados de la simulación se validan contra resultados de simulaciones atomísticas de la literatura. Examinamos el comportamiento de convergencia de LB para sistemas confinados en función de los tratamientos de entrada y salida, la complejidad de la geometría y la magnitud del gradiente de presión, y mostramos que la convergencia es sensible a los tres factores. Los tratamientos de frontera de entrada y salida considerados en este trabajo incluyen condiciones de frontera periódicas, de presión y una condición de frontera periódica generalizada. En comparación con los tratamientos periódicos y de presión, las simulaciones de dominios complejos utilizando un tratamiento de frontera generalizado conservan masa pero requieren más iteraciones para converger. El comportamiento de convergencia en dominios complejos mejora a mayores magnitudes del gradiente de presión a través del dominio computacional, y disminuir la porosidad deteriora el comportamiento de convergencia para dominios complejos.