فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

در مقاله حاضر به بررسی و تحلیل جریان رقیق‌شده با روش فوکرپلانک در محدوده‌های مختلف عدد نودسن و بازه‌های مختلف اعداد ماخ در رژیم‌های مادون‌صوت و مافوق‌صوت پرداخته شد. از روش فوکرپلانک برای حل جریان رقیق‌شده در هندسه‌های مختلف میکرو/نانو یک‌بعدی کوئت و مساله دوبعدی کاویتی که جریان‌های برشی هستند، استفاده شده است. معادله بولتزمن و به‌ویژه حل آماری شبیه‌سازی مستقیم مونت کارلو (DSMC) ابزاری دقیق برای شبیه‌سازی جریان‌های غیرتعادلی هستند. با این حال با کاهش عدد نودسن، هزینه‌های محاسباتی روش DSMC به‌شدت افزایش می‌یابد. به‌منظور مقابله با این چالش، تقریب فوکرپلانک از معادله بولتزمن در این مقاله در نظر گرفته شد. در کدی که برای شبیه‌سازی روش فوکرپلانک تدوین شده است این روش با استفاده از مجموعه‌ای از معادلات دیفرانسیل تصادفی، جایگزین جملات برخورد بین-مولکولی در DSMC می‌شود. در این تحقیق، روش فوکرپلانک در جریان کوئت در رژیم مادون‌صوت در اعداد ماخ۰/۱۶ (سرعت دیواره ۵۰متر بر ثانیه) و در رژیم مافوق صوت برای عدد ماخ ۳/۱ (سرعت دیواره ۱۰۰۰متر بر ثانیه) در بازه اعداد نودسن از ۰/۰۰۵ تا ۰/۳ ارزیابی شده است. همچنین جریان کاویتی در عدد ماخ ۰/۹۳ (سرعت دیواره ۳۰۰متر بر ثانیه) و در بازه اعداد نودسن ۰/۰۵ تا ۲۰ در نظر گرفته شده‌است. نتایج نشان می‌دهند که با افزایش همزمان سرعت و عدد نودسن، دقت روش فوکرپلانک افزایش می‌یابد. علاوه بر این با وجود استفاده از ذرات بیشتر، همگرایی سریع و هزینه محاسباتی کمتر این روش نسبت به روش‌ DSMC از ویژگی‌های قابل توجه این روش است.