ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА РЕШЁТОК БОЛЬЦМАНА ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ОБТЕКАНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ПРЕПЯТСТВИЙ В ПЛОСКОМ КАНАЛЕ
Авторы:
1.
Казанский национальный исследовательский технологический университет
2.
КНИТУ
3.
Казанский национальный исследовательский технологический университет
4.
КНИТУ; Kazan National Research Technological University
Тип:
Статья
Страницы:
с 130
по 135
Статус:
Опубликован
Получено:
23.12.2025
Одобрено:
23.12.2025
Опубликовано:
23.12.2025
Язык материала:
русский
Ключевые слова:
МЕТОД РЕШЁТОК БОЛЬЦМАНА, ОБТЕКАНИЕ ЦИЛИНДРА
Аннотация (русский):
Метод решёток Больцмана (Lattice Boltzmann Method, LBM) основан на кинетической теории газов и представляет собой мощный инструмент вычислительной гидродинамики и начинает получать широкое распространение благодаря своей простоте и эффективности при моделировании различных физических процессов. В данной работе рассматривается применение LBM для численного исследования обтекания цилиндрических препятствий в плоском щелевом канале. Особое внимание уделяется влиянию положения цилиндра на формирование дорожки Кармана и характеристикам течения. Вычислительная область представляет собой канал размером 1000 на 100 ячеек, в котором размещено цилиндрическое препятствие. Центр цилиндра последовательно устанавливался в трёх положениях: на оси симметрии канала и со смещением вверх. Результаты моделирования показали, что смещение цилиндра от центральной оси канала существенно влияет на параметры вихревой дорожки. При смещении цилиндра наблюдалось изменение структуры потока. Это объясняется асимметричным распределением скорости потока вокруг цилиндра при его смещении к стенке канала, что приводит к изменению условий отрыва вихрей. Полученные результаты демонстрируют влияние положения препятствия на образование и эволюцию вихрей и подтверждают эффективность применения метода LBM для моделирования подобных задач. Представлено также обтекание системы препятствий. Данное исследование способствует более глубокому пониманию механизмов формирования вихревой дорожки Кармана и может быть полезным при проектировании охлаждающих решеток и других инженерных систем, где необходимо учитывать взаимодействие потока с нагретыми элементами конструкций. Таким образом, применение метода решёток Больцмана в задачах моделирования течений жидкости с учетом сложных геометрических форм и различных граничных условий демонстрирует его высокую эффективность и потенциал для решения широкого спектра инженерных и научных задач.
Метод решёток Больцмана (Lattice Boltzmann Method, LBM) основан на кинетической теории газов и представляет собой мощный инструмент вычислительной гидродинамики и начинает получать широкое распространение благодаря своей простоте и эффективности при моделировании различных физических процессов. В данной работе рассматривается применение LBM для численного исследования обтекания цилиндрических препятствий в плоском щелевом канале. Особое внимание уделяется влиянию положения цилиндра на формирование дорожки Кармана и характеристикам течения. Вычислительная область представляет собой канал размером 1000 на 100 ячеек, в котором размещено цилиндрическое препятствие. Центр цилиндра последовательно устанавливался в трёх положениях: на оси симметрии канала и со смещением вверх. Результаты моделирования показали, что смещение цилиндра от центральной оси канала существенно влияет на параметры вихревой дорожки. При смещении цилиндра наблюдалось изменение структуры потока. Это объясняется асимметричным распределением скорости потока вокруг цилиндра при его смещении к стенке канала, что приводит к изменению условий отрыва вихрей. Полученные результаты демонстрируют влияние положения препятствия на образование и эволюцию вихрей и подтверждают эффективность применения метода LBM для моделирования подобных задач. Представлено также обтекание системы препятствий. Данное исследование способствует более глубокому пониманию механизмов формирования вихревой дорожки Кармана и может быть полезным при проектировании охлаждающих решеток и других инженерных систем, где необходимо учитывать взаимодействие потока с нагретыми элементами конструкций. Таким образом, применение метода решёток Больцмана в задачах моделирования течений жидкости с учетом сложных геометрических форм и различных граничных условий демонстрирует его высокую эффективность и потенциал для решения широкого спектра инженерных и научных задач.
Ключевые слова:
МЕТОД РЕШЁТОК БОЛЬЦМАНА, ОБТЕКАНИЕ ЦИЛИНДРА
МЕТОД РЕШЁТОК БОЛЬЦМАНА, ОБТЕКАНИЕ ЦИЛИНДРА
