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A new Neumann boundary condition scheme for the thermal lattice Boltzmann method

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Autor(es):
Martins, Ivan Talao ; Matsuda, Vinicius Akyo ; Cabezas-Gomez, Luben
Número total de Autores: 3
Tipo de documento: Artigo Científico
Fonte: INTERNATIONAL COMMUNICATIONS IN HEAT AND MASS TRANSFER; v. 156, p. 19-pg., 2024-06-12.
Resumo

In this paper we propose a new scheme for implementing the Neumann boundary condition (BC) with the thermal Lattice Boltzmann Method (LBM). It consists in transforming the wall heat flux into a source term applied only at the boundary nodes, supposing the boundary thermally insulated and performing a polynomial extrapolation for correcting the temperature values at the boundary nodes, but just at the output data. Five problems are considered: one and two-dimensional heat conduction, two-dimensional forced and free convection, all with planar surfaces, and a two-dimensional heat conduction problem with curved walls. The proposed procedure is explored in these problems by the comparison between the numerical results and reference solutions, presenting very accurate results. The performance of the new proposed scheme is compared with three traditional schemes for Neumann BC implementation: the bounce-back rule, the finite difference scheme and finite volume approach. For some tests, our methodology produces more accurate results in comparison to other traditional BC methods, where resides the main advantage of the proposed scheme. (AU)

Processo FAPESP: 22/12257-5 - Estudo do impacto de gotas em paredes aquecidas utilizando o Método de Lattice-Boltzmann
Beneficiário:Vinicius Akyo Matsuda
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
Processo FAPESP: 23/02383-6 - Desenvolvimento de um modelo do método de lattice Boltzmann do campo de fases para a simulação da mudança de fase líquido-gás térmica para aplicações de engenharia
Beneficiário:Ivan Talão Martins
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
Processo FAPESP: 16/09509-1 - Processos de transferência de calor com mudança de fase de elevado desempenho aplicados ao aproveitamento de energia solar
Beneficiário:Gherhardt Ribatski
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
Processo FAPESP: 22/15765-1 - Estudo de fenômenos de transporte aplicados à tecnologias emergentes de conversão de energia e armazenamento
Beneficiário:Luben Cabezas Gómez
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático