معرفی روش شبیه سازی مستقیم مونته کارلو – DSMC

معادله بولتزمن جریان را در همه رژیم‌های پیوسته، انتقالی و مولکولی آزاد توصیف می­کند. دریک مکعب به ابعاد 10 میکرومتر حدود 10 به توان 10 مولکول در شرایط استاندارد از ماده وجود دارد. با هیچ روشی نمی‌توان این تعداد مولکول را شبیه‌سازی کرد. دریک روش DSMC معمولاً حدود صدها یا هزارها ذره شبیه‌سازی شده درنظرگرفته می‌شود تا رفتار مولکول‌های واقعی را شبیه‌سازی کنند. روش DSMC توسط بِرد در سال 1960 برای مطالعه دینامیک گازهای رقیق معرفی شد. به‌طورکلی چنانچه باشد، اعتبار فرضیه پیوستگی از بین می‌رود. دو دسته عمده ازمسایل با عدد نادسن بالا که محیط پیوسته در آنها معتبر نیست موجود می‌باشند. دسته اول به دلیل طول مشخصه کوچک و دسته دیگر به دلیل فاصله آزاد مولکولی بالا در فشارهای پایین. روش DSMC یک روش برای مدل‌سازی کامپیوتری جریان گاز از طریق شبیه‌سازی مولکول‌ها می‌باشد. تعداد این ذرات از چند صد تا چندمیلیون قابل تغییر است. مولکول‌ها به میزان فیزیکی مناسب شبیه‌سازی می‌شوند. هر ذره شبیه‌سازی شده به منزله تعداد زیادی مولکول واقعی است. روش DSMC بر مبنای جداسازی حرکت مولکول‌ها و برخوردها با انتخاب یک گام زمانی کمتر از زمان متوسط برخوردهای ایجاد شده ‌است و سپس تغییرات مولکول‌ها در زمان و مکان تعقیب خواهد شد. برای ایجاد یک روش عددی بهینه میدان حل به مانند روش حجم محدود به سلول‌هایی تقسیم می‌شود. ابعاد این سلول‌ها متناسب با فاصله آزاد مولکولی تعیین می‌شود. میانگین زمانی وسلولی کمیت‌های مولکولی به عنوان مقادیر ماکروسکوپیک روی مرکز سلول‌ها در نظر گرفته می‌شود. روش DSMC متداول شامل چهارمرحله اصلی است:

در برنامه ارائه شده می توان یک مدل ساده از عبور جریان رقیق ماورای صوت در اطراف یک استوانه را مشاهده کرد در این برنامه می توان به سادگی پارامترهای شبیه‌سازی را تغییر داد و نتایج را مشاهده نمود.

 

 

 

 

 

 

عضویت در خبرنامه سایت

اگر می‌خواهید از آخرین و محبوب‌ترین مطالب ما در ایمیل خود مطلع شوید، همین الان ایمیل خود را در کادر زیر وارد کنید: