وبلاگ

با پیشرفت علم و تکنلوژی تلاش بشر برای تحلیل و ارائه راه حلهای پدیده های فیزیکی جهان آفرینش و کشف مسائل مختلف عالم هستی همچنان ادامه دارد. با توجه به اینکه جهان پیرامون ما از قوانین مکانیک پیروی می­ کند، به جرات می­توان گفت که علم مکانیک از تاثیر گذارترین علوم برای ارضای ذهن کنجکاو انسان در جهت کشف اسرار هستی و به منظور بهبود و تحت کنترل گرفتن شرایط زندگی و دنیای اطراف او می­باشد. در این بین با در نظر گرفتن اینکه درصد بسیار زیادی از عالم هستی را سیالات بخود اختصاص می­ دهند و زندگی و حیات بشری در ارتباط تنگاتنگ با سیالات مختلف است، علم مکانیک سیالات نقش بسیار مهمی در زندگی انسان ایفا می­ کند. از اینرو نیاز به ارائه راه حلهای متفاوت برای حل مسائل سیالاتی چه در مدلهای طبیعی و چه در مدلهای صنعتی یکی از نیازهای همیشگی و اساسی انسان می­باشد.
روش های شناخته شده برای تحلیل مسائل مکانیک سیالات عبارتند از:

• روش­های تحلیلی

• روش­های آزمایشی

• روش­های عددی

• روش های دینامیک مولکولی

• روش­ جدید عددی شبکه ای بولتزمن

• 

•  

1-1-1  روش­های تحلیلی
برای دسته بسیار محدودی از جریان­ها، نظیر جریان پوازی، حل تحلیلی موجود می­باشد. تقریبا تمامی مسائل مهم مهندسی فاقد حل تحلیلی می­باشند. لذا روش­های دیگری نظیر روش­های آزمایشگاهی و نیز به موازات توسعه و گسترش کامپیوترها، روش­های حل عددی جریان سیال مورد توجه قرار گرفت.
1-1-2  روش­های آزمایشگاهی
در این روش­ها مسائل مختلف مورد نظر در مدل­های کوچک تر و در برخی موارد در مقیاس اصلی مسئله ساخته  می­ شود و در تحلیل از نتایج آزمایش شده برای شرایط مختلف استفاده می­گردد. روش­های عددی در مقایسه با راه حل­های آزمایشگاهی دارای مزایایی است که از آن جمله می توان به کمتر بودن هزینه ها اشاره کرد. همچنین، باید همواره در نظر داشت که برخی از پدیده ها آنچنان پیچیده­اند که امکان بررسی آنها در آزمایشگاه وجود ندارد و امکان انجام قسمت عمده چنین تحقیقاتی، تنها با مدلسازی و بررسی عددی، مقدور می باشد.
1-1-3  روش­های عددی
در علم مکانیک سیالات محاسباتی، روش های عددی متفاوتی برای بررسی و حل مسائل مختلف بکار برده می­ شود. تلاش اصلی در این علم، حل معادلات پاره ای ناویر استوکس به روش­های متداول عددی مانند المان محدود، حجم محدود و اختلاف محدود می باشد. این روش­ها قابلیت خود را در حل بسیاری از مسائل نشان داده­اند. اما باید در نظر داشت که وجود برخی پدیده های نسبتا پیچیده، کار را برای مدلسازی این پدیده ­ها به کمک روش­های عادی و حل آنها به روش­های مرسوم عددی، بسیار سخت و پیچیده نموده است. از اینرو تلاش برای ابداع روش­های دیگر برای غلبه بر این پیچیدگی­ها، همچنان ادامه دارد. از جمله این روش­های ابداعی می­توان به روش دینامیک مولکولی و روش قدرتمند شبکه­ ای بولتزمن اشاره کرد.
1-1-4  روش­های دینامیک مولکولی
در این روش­ها برخوردهای بین مولکولی سیال مورد نظر شبیه سازی کامپیوتری می­گردند و از این طریق حل جریان در سطوح میکروسکوپیک و ماکروسکوپیک حاصل می­ شود. مشکل عمده روش فوق در این است که برای بازسازی حتی یک لحظه کوچک از حرکت سیال، حجم محاسبات بسیار زیاد بوده و امکانات کامپیوتری عظیم مورد نیاز می­باشد.