Tóth Gábor - Kétdimenziós turbulens áramlás szimulációja rács Boltzmann módszerrel

Munkánk során rács Boltzmann módszert (LBM) alkalmaztunk kétdimenziós turbulens áramlások modellezésére. A rács Boltzmann módszer újdonsága, hogy az áramlási tér minden egyes térfogatelemében diszkretizált (kvantált) eloszlásfüggvényekkel írjuk le az áramlást. Az áramlási térre így felírt közelítő matematikai modell jól használható különböző áramlások modellezésére. Az előadás során rövid elméleti összefoglalót próbálunk adni az LBM elméleti hátteréről és saját szimulációs eredményeinkről. Először röviden összefoglaljuk, hogy hogyan épül a módszer a Boltzmann-egyenletre, illetve, hogy hogyan kapható meg a Navier-Stokes egyenlet másodrendű közelítése.

A szimulációkat merev fallal határolt, zárt terekben futtattuk. A központi kérdés, mellyel foglalkoztunk a kiértékelések során, hogy milyen hatással van a fal és az örvények kölcsönhatása  az áramlás időbeli fejlődésére. Amennyiben minden fizikai paramétert és kezdőfeltételt azonosan állítunk be, hogyan függ az áramlás időbeli lefolyása az áramlási tér geometriájától? Hogyan függenek olyan makroszkopikus mennyiségek, mint pl. a teljes kinetikus energia és ensztrófia, a falak minőségétől, azaz pl. a falak érdességétől? Mennyiben befolyásolja a falérdessége az áramlást, közelebbről nézve az örvények és a fal kölcsönhatását? Hogyan is lehet pontosan definiálni, hogy mit értünk a fal érdességén?

Az előadás végén az eddig talált eredményeink feltételezhető környezeti relevanciáját mutatnánk meg. Az interneten egy szabadon hozzáférhető, több évtizedet átölelő tengeráramlási sebességtér adatbázisát elemeztük az USA nyugati partjánál. Bár az eltérés a szimulált és valós rendszerek közöttjelentős (teljesen más gerjesztések, kezdő és peremfeltételek, stb.), ennek ellenére felfedezni véljük a szimulációs eredményeinkből látható örvényleválási effektus természetbeli előfordulását.

2014.12.10. 11:00
Címke: