Komplex áramlások rács-Boltzmann modellezése mérnöki alkalmazásokhoz

Eredeti címe:

Lattice Boltzmann Modeling of Complex Flows for Engineering Applications

Könyv tartalma:

A természet folyamatosan rengeteg összetett és több léptékű jelenséget mutat be, amelyek sok esetben egy vagy több körülöttünk áramló, összeolvadó és fejlődő folyadék jelenlétével járnak együtt. A Föld felszínén való megjelenése óta az emberiség megpróbálja kihasználni és megszelídíteni a folyadékokat saját céljaira, valószínűleg Hero gépezetétől kezdve az alexandriai Serapis-templom ajtajának kinyitásához szükséges gépezetektől kezdve, hogy eljusson a modern meghajtási rendszerekig és működtetőkig. Ma már tudjuk, hogy a folyadékmechanika számtalan tudományos és műszaki alkalmazás alapját képezi a legkisebb fizikai léptékektől (nanofluidika, baktériumok mozgása és diffúziós áramlások porózus közegekben) a legnagyobbakig (az energiatermeléstől az erőművekben az oceanográfiáig és a meteorológiáig). Az emberiség fejlődése, valamint a fenntarthatóbb és hatékonyabb jövő érdekében elengedhetetlen a folyadékok viselkedésének mélyebb megértése a különböző léptékekben.

A harmadik évezred első évei óta a rács-Boltzmann-módszer (Lattice Boltzmann Method, LBM) alkalmazásai exponenciálisan növekedtek, különösen az összetett és lágy anyagáramlások szimulációjával kapcsolatos területeken. Az LBM valójában figyelemre méltó sokoldalúságról tett tanúbizonyságot a különböző alkalmazási területeken, a nanoaktív anyagoktól kezdve a szabad felületű áramlásokon, a többfázisú és reaktív áramlásokon át a motorokban és folyadékos gépekben lejátszódó folyamatok szimulációjáig. Az LBM a Boltzmann-féle kinetikai egyenlet optimalizált megfogalmazásán alapul, amely lehetővé teszi a folyadékrészecskék, vagy inkább kvázirészecskék szimulációját mezoszkopikus szemszögből, és így a Navier-Stokes megoldókkal elfogadott, kontinuum-feltevésen alapuló standard sémákhoz képest alapvetőbb fizikai kölcsönhatások figyelembevételét teszi lehetővé.

Ebben a könyvben a szerzők bemutatják az LBM tudományos és műszaki érdeklődésre számot tartó komplex áramlási jelenségekre való alkalmazásának legújabb eredményeit, különös tekintettel a heterogén katalízis több léptékű modellezésére nanopórusos közegekben és a többfázisú, többkomponensű áramlásokra.