Fluid Flow Behaviors around Wedge-shaped Body using Lattice Boltzmann Method

LBM을 이용한 쇄기형 물체 주위의 유동특성

  • Published : 2009.08.30

Abstract

본 연구에서는 기존에 널리 사용되어져 온 Wavier-Stokes 방정식을 풀이하는 전통적인 CFD 해석에서 벗어나 최근에 그 응용 분야를 넓혀가고 있는 LBM의 해석코드를 개발하고, 이를 이용하여 이차원 채널속에 놓여진 쇄기형 물체 주위의 유동특성을 조사하였다. D2Q9 격자계 및 Bhatnagar-Gross-Krook (LBGK) 모델을 채택하였으며, 수치해석 결과는 기존의 실험결과의 잘 일치하였다. 쇄기형 물체에서 와의 형성 및 방출 Reynolds 수 범위는 $32{\leq}Re{\leq}620$ 이며, 원형실린더에서 알려진 Karman 와열을 형성하는 주기적인 와방출은 대칭적인 와가 형성된 후 $Re{\geq}85$부터 시작되며 Reynolds 수의 증가에 따라 와 방출 주파수는 증가되었다.

Keywords

References

  1. G. R. McNamara and G. Zanetti, 1988, "Use of the Boltzmann equation to simulate lattice-gas automata", Physical Review Letters, Vol 61, pp. 2332-2335. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.61.2332
  2. H. Chen, S. Chen and W. H. Matthaeus, 1992, "Recovery of the Navier-Stokes equations usmg a lattice-gas Boltzmann method", Physi- cal Review A, Vol. 45 No.8, pp. 5339 - 5342. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.45.R5339
  3. Y. Qian, H. D. D'Humieres and P. Lallemand, 1992, "Lattice BGK models for Navier-Stokes equation", Euro physics Letter, Vol. 17, No.6, pp. 479-484. https://doi.org/10.1209/0295-5075/17/6/001
  4. S. Chen and G. D. Doolen, 1998, "Lattice Boltzmann method for fluid flows", Annu. Rev. Fluid Mechanics, Vol. 30, pp. 329 - 364. https://doi.org/10.1146/annurev.fluid.30.1.329
  5. S. Succi, 2001, "The lattice Boltzmann equation for fluid dynamics and beyond" Oxford University press.
  6. M. C. Suukop and D. T. Thome, 2006, "Lattice Boltzmann modeling, An introduction for geoscientist and engineering", Springer. Heidelberg.
  7. C. H. K. Williamson, 1988, "Defining a universal and continuous Strouhal - Reynolds number relationship for a laminar vortex shedding of a circular cylinder", Physics of Fluid. Vol. 31, No. 10, pp. 2742-274. https://doi.org/10.1063/1.866978
  8. D. L. Young, J L Huang and T. I. Eldho, 2001, "Simulation of laminar vortex flow past cylinders using a coupled BEM and FEM model", Comput. Methods Appl. Mecha. Engg., Vol. 190, pp. 5975 - 5998. https://doi.org/10.1016/S0045-7825(01)00208-0
  9. An-B. Wang, Z. Travrucek, and K-C. Chia, 2000, "On the relationship of effective Reynolds number and Strouhal number for the laminar vortex shedding of a heated circular cylinder", Physics of fluid, Vol. 12, No.6, pp. 1401-1410. https://doi.org/10.1063/1.870391
  10. P. J Strykowski and K. R. Sreenivasan, 1990, "On the formation and suppression of vortex 'shedding' at low Reynolds numbers", J Fluid Mechanics, Vol. 21B, pp. 71 -107.
  11. S. E. Rogers, and D. Kwak, 1990, "Up wind differencing scheme for the time-accurate incompressible Navier-Stokes equations", AlAA Journal, Vol. 28, No.2, pp. 253-262.