Improved Lattice Boltzmann Method for Efficient Concentration-Diffusion Simulations

본 연구에서는 Lattice Boltzmann Method(LBM) 기반으로 Navier-Stokes equations(NSE)와 convection-diffusion equation(CDE)의 두 지배 방정식을 효율적으로 결합하여 농도-확산 시뮬레이션을 수행하는 솔버를 개발하였다. 본 연구에서 제안한 수치해석 방법은 유동장에서 낮은 점성도(10<SUP>-6</SUP> )와 농도장에서 낮은 확산 계수(10<SUP>-9</SUP>)와 같은 극한 조건의 시뮬레이션에서 솔버의 높은 안정성을 보장하기 위해 고도화된 regularized collision model을 사용하였다. 제안된 모델의 안정성과 정확성을 확인하기 위해 농도-확산에 대한 두 가지 벤치마크 테스트인 가우시안 힐 테스트와 이중 주기적 전단층 흐름을 검증하였다. 더불어 개발한 솔버를 3차원으로 확장하고 여러 성분에 대한 농도-확산 시뮬레이션을 수행하여 본 연구의 수치해석 방법의 강력한 성능과 신뢰성을 입증하였다.