Aplicación del método de la ecuación de Boltzmann en redes para la simulación bidimensional de un problema típico de mecánica de fluidos
DOI:
https://doi.org/10.24054/rcta.v1i25.430Palabras clave:
Flujo de Couette, simulación numérica, mecánica de fluidosResumen
Existen diversos problemas de flujos de fluidos que cuentan con soluciones analíticas y que pueden ser utilizados como referencia para la validación de soluciones obtenidas a partir de métodos experimentales y numéricos. El flujo de Couette es uno de estos flujos, por lo tanto es utilizado en el presente trabajo para validar el uso de un método numérico relativamente nuevo. Conceptualmente, la configuración más sencilla y la utilizada en el presente trabajo es la de un fluido entre dos placas infinitas, paralelas y separadas entre sí una cierta distancia, y en la que uno de los platos, como en la mayoría de los casos, el superior se traslada con velocidad constante U0. En el presente trabajo se simula, mediante el método de la ecuación de Boltzmann en redes (LBEM), dicho flujo de Couette imponiendo un gradiente de presión aguas abajo y sin dicho gradiente. Los resultados son comparados con las soluciones analíticas existentes (ecuaciones de Navier-Stokes), los cuales demuestran la efectividad del método y del código computacional desarrollado por los autores para la simulación de este tipo de flujo.
Citas
Las Bhatnagar, P.L., Gross, E.P., Krook. M. (1954), “A model for collision processes in gases. I Small amplitude processes in charged and neutral one-component system”, Phys. Rev., Vol. 94, pp. 511-525.
Chen S. and Martinez D., Mei R. (1996), “On boundary conditions in lattice Boltzmann methods”, Phys. Fluids, Vol. 8 (9), pp.2527- 36.
Dieter A. Wolf-Gladrow, Lattice-Gas Cellular Automata and Lattice Boltzmann Models, Bremerhaven-Germany, Springer (1ra. Ed), 2000, pp. 40-65
Frisch U., Hasslacher B., and Pomeau Y. (1986), “Lattice-gas automata for the Navier–Stokes equation”, Phys. Rev. Lett., Vol. 56, pp. 1505- 1515
Harris S., An Introduction to the Theory of the Boltzmann Equation, Holt, Rinehart and Winston, New York, 1971.
He X., Luo L-S. (1997), “Theory of the lattice Boltzmann method: From the Boltzmann equation to the lattice Boltzmann equation”. Phys. Rev. E, Vol. 56 (6), pp. 6811-6817.
He X., Zuo Q., Luo L-S and Dembo M. (1997), “Analytic solutions of simple flow and analysis of nonslip boundary conditions for the lattice Boltzmann BGK model”, Journal of Statistic Physics, Vol. 87 (1-2) pp.115-136.
Lallemand P., Luo L-S, (1999), “Theory of the lattice Boltzmann method: Dispersion, dissipation, isotropy, Galilean invariance, and stability”. Phys. Rev. E., Vol. 61 (6), pp. 6546-6562.
Maxwell B. J., Lattice Boltzmann methods in Interfacial Wave Modelling. Ph. D. Tesis. Edinburgh's University. 1997. P. 326
Moyers-Gonzalez, Miguel; Frigaard Ian (2010) “The critical wall velocity for stabilization of plane Couette–Poiseuille flow of viscoelastic fluids” Journal of Non-Newtonian Fluids Mechanics, vol. 165, pp. 441-447
Skordos P. A. (1993), “Inicial and boundary conditions for the lattice Boltzmann method”, Phys. Rev E. Vol. 48 (6), pp.4823-42.
Sterling, J. D., Chen, S. (1996), “Stability analysis of lattice Boltzmann methods”, J. Comp. Phys. Vol. 123, pp. 196-206.
Zou Q., He X. (1997), “On pressure and velocity boundary conditions for the lattice Boltzman BGK model”, Phys. Fluids, Vol. 9 (6), pp. 1591-98.
Descargas
Publicado
Versiones
- 2015-01-02 (4)
- 2015-01-02 (3)
- 2015-01-02 (2)
- 2021-01-14 (1)
Cómo citar
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2015 REVISTA COLOMBIANA DE TECNOLOGIAS DE AVANZADA
![Creative Commons License](http://i.creativecommons.org/l/by-nc/4.0/88x31.png)
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial 4.0.
Los autores que publiquen en esta revista aceptan las siguientes condiciones:
-
Los autores conservan los derechos morales de autor y otorgan a la revista el derecho de la primera publicación del trabajo. Este trabajo se licencia bajo la Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License (CC BY-NC 4.0 DEED), que permite a terceros utilizar el trabajo siempre que se dé crédito adecuado a los autores y a la primera publicación en esta revista. No se permite el uso comercial de la obra y no se pueden crear obras derivadas.
-
Los autores pueden celebrar acuerdos contractuales adicionales e independientes para la distribución no exclusiva de la versión del artículo publicado en esta revista (por ejemplo, incluirlo en un repositorio institucional o publicarlo en un libro), siempre que se indique claramente que el trabajo se publicó por primera vez en esta revista.
-
Se permite y se recomienda a los autores publicar su trabajo en Internet (por ejemplo, en páginas institucionales o personales) antes y durante el proceso de revisión y publicación, ya que puede conducir a intercambios productivos y a una mayor y más rápida difusión del trabajo publicado.