Microchannel Flow with Lattice Gas Cellular Automata and Lattice Boltzmann Method

Ecoulement dans des micro-canaux par les automates cellulaires sur réseaux et la méthode de Boltzmann sur réseaux

¹ Nanobio Research Center, Korea Institute of Science and Technology, 136- 791, Seoul, Rep. of Korea
² Institut Jean le Rond d'Alembert, Université Pierre et Marie Curie & CNRS, 4 Place Jussieu, 75252 Paris cedex 05, France

Corresponding authors: jae-wan.shim@kist.re.kr renee.gatignol@upmc.fr

Abstract

Two-dimensional isothermal microchannel flow is studied by lattice gas cellular automata and lattice Boltzmann method. We use several models of lattice gas cellular automata which are 6-, 7- and 19-velocities models and lattice Boltzmann method of 13-velocities model. We present the velocity field as well as pressure and density distribution. The longitudinal velocity profiles obtained by the methods and others such as the direct simulation of Monte Carlo and Poiseuille-Hagen flow with Maxwell slip velocity are compared. The method to obtain the slip velocity by lattice Boltzmann method is investigated.

Résumé

Les écoulements isothermes dans des micro-canaux sont étudiés par les automates cellulaires sur réseaux et par la méthode de Boltzmann sur réseaux. La géométrie est bidimensionnelle. Pour simuler ce problème, plusieurs modèles d'automates cellulaires sur réseaux (modèles à 6-, 7- et 19-vitesses), et la méthode de Boltzmann sur réseaux à 13-vitesses sont utilisés. Le champ des vitesses dans l'écoulement ainsi que les distributions de pression et de densité sont présentés. Les profils de vitesse longitudinale sont comparés à ceux obtenus par simulation directe de Monte Carlo (DSMC) et à ceux théoriques de l'écoulement de Poiseuille-Hagen avec un glissement de vitesse de Maxwell sur les parois. La méthode pour obtenir la vitesse de glissement par la méthode de Boltzmann sur réseaux est précisée.