基于伪势格子Boltzmann模型修正PR状态方程

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作者 曾建邦 蒋方明 +1 位作者 胡安杰 李隆键 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期83-88,共6页

探讨势函数对伪势格子Boltzmann模型基于PR状态方程计算饱和水气液两相密度的影响,发现选取合适的势函数形式虽可使模拟结果与Maxwell理论解吻合良好,但其与实验值的差距却较大,需修正PR方程。基于伪势模型分析文献中的PR型状态方程发现... 探讨势函数对伪势格子Boltzmann模型基于PR状态方程计算饱和水气液两相密度的影响,发现选取合适的势函数形式虽可使模拟结果与Maxwell理论解吻合良好,但其与实验值的差距却较大,需修正PR方程。基于伪势模型分析文献中的PR型状态方程发现,单独修正引力或斥力项,均无法同时兼顾计算精度和模型适用的温度范围。为此,本文基于该模型同时对PR方程的引、斥力项系数进行修正,得到了一个新的能够准确地描述饱和水气液两相性质的状态方程。 展开更多

关键词 伪势格子boltzmann模型 PR状态方程 势函数 Maxwell定律

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近复杂几何固壁空泡溃灭的伪势格子Boltzmann建模

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作者 单鸣雷 杨雨 +4 位作者 胡青晨 姚澄 朱昌平 向衍 盛金保 《应用声学》 CSCD 北大核心 2018年第3期307-314,共8页

格子Boltzmann方法伪势多相模型具有高效性和复杂几何边界实施的简易性。该文采用改进作用力的伪势多相模型,通过优化参数实现最大程度的热力学一致性,进而提高模型的密度比和稳定性。分别从伪速度、网格不变性、Young-Laplace验证等方... 格子Boltzmann方法伪势多相模型具有高效性和复杂几何边界实施的简易性。该文采用改进作用力的伪势多相模型,通过优化参数实现最大程度的热力学一致性,进而提高模型的密度比和稳定性。分别从伪速度、网格不变性、Young-Laplace验证等方面研究了改进模型的性能。通过改进的模型模拟了复杂几何固壁附近空泡溃灭过程。分析了空化泡溃灭阶段的密度场、压力场和速度场演化过程,以及复杂几何固壁附近的空泡动力学特性。结果表明伪势格子Boltzmann方法在探索空泡溃灭和复杂几何固壁间的相互作用规律研究中是一种有效的工具。 展开更多

关键词 格子boltzmann方法 改进伪势模型 空泡溃灭 复杂几何固壁

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基于格子Boltzmann方法的自由能密度模型

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作者 李若桐 钟兴国 +1 位作者 刘起霖 闻炳海 《广西师范大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第4期90-99,共10页

基于格子Boltzmann方法的多相流模型具有相界面自动演化、无需边界积分等优势,在模拟复杂多相流系统中获得广泛的研究和应用。本文引入自由能密度计算分子间的相互作用力,提出一种满足热力学一致性和伽利略不变性的多相流模型。使用该... 基于格子Boltzmann方法的多相流模型具有相界面自动演化、无需边界积分等优势,在模拟复杂多相流系统中获得广泛的研究和应用。本文引入自由能密度计算分子间的相互作用力,提出一种满足热力学一致性和伽利略不变性的多相流模型。使用该模型预测气液两相共存密度的结果与理论值吻合得很好,误差值为-0.01~0.01,并且在低温度下优于改进的伪势模型。同时该模型也可以模拟较大密度比的气液系统,液相与气相的密度比可达10^(7)以上。通过两相分离和液滴撞击液膜等一系列数值模拟,验证了该模型符合伽利略不变性。该模型物理清晰、易于实施,能够结合不同状态方程模拟多相流系统,具有较好的实用性和应用前景。 展开更多

关键词 格子boltzmann方法 多相流 自由能模型 自由能密度 大密度比

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广义守恒相场简化多相流格子Boltzmann方法 被引量：2

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作者 章诗婷 肖鸿威 +1 位作者 周锦翔 牛小东 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2022年第3期75-86,I0002,共13页

针对不可压缩、非混溶的复杂多相流问题,提出一种广义守恒相场简化多相流格子Boltzmann方法。此方法运用早前发展的简化多相流格子Boltzmann方法(simplified multiphase lattice Boltzmann method,SMLBM),通过采用带有拉格朗日算子的广... 针对不可压缩、非混溶的复杂多相流问题,提出一种广义守恒相场简化多相流格子Boltzmann方法。此方法运用早前发展的简化多相流格子Boltzmann方法(simplified multiphase lattice Boltzmann method,SMLBM),通过采用带有拉格朗日算子的广义守恒相场方程来控制界面的演化并确保每个相的体积和总质量守恒。此外,在单松弛格子Boltzmann方法框架内,SMLBM是通过预测-校正策略来模拟流体系统和跟踪界面演化,其计算过程中仅需要考虑平衡态分布函数的演化,并且平衡态分布函数可直接从宏观量计算得到,因而具有良好的稳定性、高计算效率和边界条件易于实施的优点。本方法继承了SMLBM的优势,能够解决由不同流体组分之间的大密度比和大黏度比引起的界面处大压力梯度问题。为了验证本方法的稳定性和准确性,模拟了包括拉普拉斯定律、液滴透镜、三相泊肃叶流以及复合液滴铺展在内的四个多相流算例。结果表明,本方法能有效地模拟密度比达1 200和黏度比达500的复杂界面算例。 展开更多

关键词 广义守恒相场模型 格子boltzmann方法 大密度比 大黏度比 多相流

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PEMFC碳纸气体扩散层内气液两相流格子Boltzmann模拟 被引量：1

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作者 吴伟 陈旺 蒋方明 《新能源进展》 2016年第5期351-357,共7页

为了提高质子交换膜燃料电池(PEMFC)水管理,本文借助多相流格子Boltzmann模型(LBM)模拟分析了PEMFC碳纸气体扩散层(GDL)内的气液两相输运过程,主要研究了GDL疏水性对气液两相流的影响。结果表明:液态水流路径不仅受到GDL结构形态的影响... 为了提高质子交换膜燃料电池(PEMFC)水管理,本文借助多相流格子Boltzmann模型(LBM)模拟分析了PEMFC碳纸气体扩散层(GDL)内的气液两相输运过程,主要研究了GDL疏水性对气液两相流的影响。结果表明:液态水流路径不仅受到GDL结构形态的影响,而且受到材料疏水性影响。液态水在疏水性弱的GDL中不仅容易沁入,而且容易在孔隙中达到饱和;相反,在疏水性较强的GDL中,液态水很难突破沁入小尺寸孔隙,而从孔径较大的孔隙流通,从而形成毛细力主导的指进流动。 展开更多

关键词 质子交换膜燃料电池 伪势多相流格子boltzmann模型 气液两相输运 碳纸气体扩散层 疏水性

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基于格子Boltzmann方法的液滴在圆柱壁面上运动过程研究

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作者 金虎 杨帆 戴梦瑶 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期2897-2908,共12页

采用真实流体状态方程的伪势格子Boltzmann方法大密度比多相流模型,模拟了重力作用下的单液滴在圆柱壁面上的运动过程。计算结果表明,随着圆柱壁面疏水性沿重力方向逐渐增强,液滴运动过程可分为铺展和滑落两个阶段。壁面浸润性分布及其... 采用真实流体状态方程的伪势格子Boltzmann方法大密度比多相流模型,模拟了重力作用下的单液滴在圆柱壁面上的运动过程。计算结果表明,随着圆柱壁面疏水性沿重力方向逐渐增强,液滴运动过程可分为铺展和滑落两个阶段。壁面浸润性分布及其变化率均会影响液滴运动过程,当液滴运动至圆柱下半部分时,其平均速度、最大速度、附着长度和液滴高度等参数随时间变化开始发生分化。此外,当液滴开始及完全运动至圆柱下半部分时,其所受附着力的水平及垂直分量分别达到最大。这些发现为深入理解液滴在圆柱壁面上的运动特性提供了重要的理论支持。 展开更多

关键词 格子boltzmann方法 伪势模型 液滴 圆柱壁面 浸润性分布 多相流 数值模拟 计算流体力学

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用格子Boltzmann方法模拟液滴撞击固壁动力学行为 被引量：9

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作者 权生林 李爽 +1 位作者 李维仲 宋永臣 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期627-632,共6页

首次用格子Boltzmann方法中的伪势模型对液滴撞击固壁的动力学行为进行了数值模拟。详细研究了液滴在壁面上的流动状态以及各种因素对撞击过程的影响。通过数值模拟得到:壁面的可润湿性越小,液滴越容易发生反弹,液滴的回缩速度越快;液... 首次用格子Boltzmann方法中的伪势模型对液滴撞击固壁的动力学行为进行了数值模拟。详细研究了液滴在壁面上的流动状态以及各种因素对撞击过程的影响。通过数值模拟得到:壁面的可润湿性越小,液滴越容易发生反弹,液滴的回缩速度越快;液滴的撞击速度越大,所得到的相对直径越大,回缩速度越快;液滴的粘性越小,所得到的相对直径越大;液滴的表面张力越大,液滴越容易发生反弹现象。另外,液滴的最大相对直径与We数满足一定的线性关系,这些结果与前人的理论预测和实验结果完全吻合。 展开更多

关键词 格子boltzmann方法 伪势模型 两相流 液滴撞击固壁 数值模拟

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基于格子Boltzmann方法的储层岩石油水两相分离数值模拟 被引量：2

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作者 朱益华 陶果 方伟 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期48-52,共5页

针对岩石物理试验中出现的孔隙流体(油水)两相分离现象,应用格子Boltzmann(LB)方法中的两相不相溶流体的伪势模型,对油水界面动力学行为进行微观数值模拟,分析多孔介质中两相流动的微观特征,并从理论上给出两相不相溶流体界面张力因子G... 针对岩石物理试验中出现的孔隙流体(油水)两相分离现象,应用格子Boltzmann(LB)方法中的两相不相溶流体的伪势模型,对油水界面动力学行为进行微观数值模拟,分析多孔介质中两相流动的微观特征,并从理论上给出两相不相溶流体界面张力因子Gf值的确定方法。模拟由于表面张力造成的油水两相分离现象,在此基础上研究润湿性对真实储层岩心孔隙流体两相分离的影响,并实现全程动态可视化。研究表明,用LB方法进行储层岩石油水两相分离简便易行、形象直观,是研究流体分离规律和特点的重要评价方法。 展开更多

关键词 储层岩石 两相分离 格子boltzmann 伪势模型 润湿性

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微孔间距和孔径对PEMFC气体扩散层表面液滴流动传输特性的影响 被引量：1

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作者 余宾宴 马建 +2 位作者 陈轶嵩 耿莉敏 王茜 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期1025-1033,共9页

质子交换膜燃料电池(PEMFC)被认为是最具潜力的新能源汽车动力装置之一,其性能受到气体扩散层(GDL)表面液滴的形成及动态传输特性的影响。本文以格子Boltzmann方法(LBM)的伪势模型为基础,对液滴从GDL表面浮现、生长和脱落等动态过程进... 质子交换膜燃料电池(PEMFC)被认为是最具潜力的新能源汽车动力装置之一,其性能受到气体扩散层(GDL)表面液滴的形成及动态传输特性的影响。本文以格子Boltzmann方法(LBM)的伪势模型为基础,对液滴从GDL表面浮现、生长和脱落等动态过程进行了仿真模拟,详细分析了微孔间距和孔径对气体扩散层表面液滴动态特性以及流道内压降的影响。研究结果表明在双进水孔的情况下,两个微孔小于某一个微孔间距时,两个液滴会发生融合,融合后的液滴会增大气流通道内的压降,缩短液滴排出的时间,当两个微孔孔距足够大时,两个液滴之间几乎没有相互影响,液滴排除时间相等,且流道内压降随着微孔间距的增加而降低。不同孔径的液滴在GDL表面的运动主要受气体作用剪切力的影响,与下游孔径大于上游孔径液滴的运动周期相比,上游孔径比下游孔径大时,液滴的运动周期更短。 展开更多

关键词 质子交换膜燃料电池 气体扩散层 格子boltzmann方法 伪势模型

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基于改进伪势LBM的空泡溃灭建模 被引量：2

10

作者 胡青晨 单鸣雷 +2 位作者 朱昌平 殷澄 姚澄 《应用声学》 CSCD 北大核心 2016年第6期480-486,共7页

为研究空化泡溃灭阶段的数值仿真,本文以格子Boltzmann方法为基础,采用改进作用力引进格式,对改变力学稳定性条件相关参数进行优化。通过最优参数提取,提高该多相格子Boltzmann模型密度比,从而最大程度保证热力学一致性及模型稳定性。... 为研究空化泡溃灭阶段的数值仿真,本文以格子Boltzmann方法为基础,采用改进作用力引进格式,对改变力学稳定性条件相关参数进行优化。通过最优参数提取,提高该多相格子Boltzmann模型密度比,从而最大程度保证热力学一致性及模型稳定性。并通过共存密度曲线对比及误差值计算,确定了参数的最优值。基于改进伪势格子Boltzmann模型对空泡溃灭进行建模,并将计算结果和实验结果对比,验证了空泡溃灭模型的有效性,对实际运用有一定的指导意义。 展开更多

关键词 格子boltzmann方法 伪势模型 热力学一致性 空泡溃灭

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基于格子Boltzmann方法的液润表面减阻规律 被引量：2

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作者 秦声雷 侯国祥 +2 位作者 郭文强 周斌斌 姜思远 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2021年第5期163-171,196,共10页

[目的]近年来,液润表面(LIS)作为一种新型的减阻表面被提出。它将传统疏水表面微沟槽中残存的气体替换为润滑油,进而提高了减阻效果的稳定性。为了更全面地认识液润表面,研究润滑油溶解性对滑移长度的影响。[方法]基于格子Boltzmann方法... [目的]近年来,液润表面(LIS)作为一种新型的减阻表面被提出。它将传统疏水表面微沟槽中残存的气体替换为润滑油,进而提高了减阻效果的稳定性。为了更全面地认识液润表面,研究润滑油溶解性对滑移长度的影响。[方法]基于格子Boltzmann方法(LBM)伪势模型,对液润表面的滑移现象进行数值模拟,研究润滑油溶解密度和外部剪切率对滑移长度的影响规律。[结果]液润表面可以产生滑移现象,当润滑油完全混溶或极难溶时,滑移长度与组分间分子作用强度有较好的线性关系。[结论]润滑油难溶于水时,组分间作用力越大,减阻效果越好。且滑移长度不显著依赖于剪切率,润滑油的减阻特性与传统超疏水壁面的减阻特性有相似性。 展开更多

关键词 滑移长度 格子boltzmann方法 液润表面 Shan-Chen伪势模型

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基于格子Boltzmann方法的两液滴相溶模拟

12

作者 钟敏 《科学技术与工程》 北大核心 2012年第16期3801-3803,共3页

原多组分Shan-Chen模型在模拟气液流动时受到密度比的限制。经过测试,该模型在模拟气液流动时最大密度比为50左右。提出了利用改进后的多组分Shan-Chen模型模拟密度比为175的两液滴相溶,模拟结果与实验结果相符。

关键词 多组分 多相流 大密度比 Shan-Chen模型 格子boltzmann方法

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锂电池注液工艺中电解液驱替的格子Blotzmann模拟

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作者 俞涛 李顶根 +1 位作者 张晓军 戴克文 《储能科学与技术》 CAS CSCD 2018年第2期123-128,共6页

锂离子动力电池注液工艺中,电解液的驱替效率直接影响后续工艺中固体电解质界面膜(SEI)的成型质量。采用随机生长四参数法,对锂离子电池多孔电极微观结构进行了重构;基于改进的伪势格子Boltzmann模型研究电池注液工艺中的非混相驱替;仿... 锂离子动力电池注液工艺中,电解液的驱替效率直接影响后续工艺中固体电解质界面膜(SEI)的成型质量。采用随机生长四参数法,对锂离子电池多孔电极微观结构进行了重构;基于改进的伪势格子Boltzmann模型研究电池注液工艺中的非混相驱替;仿真分析了锂离子电池多孔电极结构的壁面润湿性和孔隙率对驱替效率的影响。研究表明,多孔电极的润湿特性对驱替效率有显著影响,随着接触角增大而驱替效率降低;在单一孔隙率的多孔介质中,随着孔隙率增加而驱替效率增高,被驱替相残留越少,驱替效果越好;但当电解液流经负极和隔膜交界面处时,因两侧润湿特性和孔隙率有差异,会使得电解液在两侧的驱替效率不同,孔隙率大的一侧在垂直流动方向会产生渗流,降低另一侧的驱替效率,产生气泡,影响到SEI膜的成型。 展开更多

关键词 格子boltzmann 伪势模型 电池注液 驱替效率

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质量力作用下液滴变形及破裂现象的LBM模拟 被引量：3

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作者 赵胤 杨帆 +1 位作者 郭雪岩 戴韧 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第10期801-807,共7页

基于伪势模型的两相格子Boltzmann方法(lattice Boltzmann method-LBM)模拟研究了液滴在质量力作用下的运动、变形和破裂现象.根据Young-Laplace定律确定模拟中所需的表面张力系数值,并对模型中表面张力所应具有的各向同性特性进行验证... 基于伪势模型的两相格子Boltzmann方法(lattice Boltzmann method-LBM)模拟研究了液滴在质量力作用下的运动、变形和破裂现象.根据Young-Laplace定律确定模拟中所需的表面张力系数值,并对模型中表面张力所应具有的各向同性特性进行验证;计算了不同Bond数和Ohnesorge数时液滴的运动和变形过程.结果表明:随着Bond数的增大,液滴变形不断加剧并最终破裂;随着Ohnesorge数的增大,液滴趋向于维持其原始形状,运动过程中破裂现象的发生将受到抑制. 展开更多

关键词 格子boltzmann方法 液滴变形 破裂 模拟 伪势模型

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质子交换膜水电解中气-液两相传输的模拟研究 被引量：2

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作者 李港 韩波 《新能源进展》 2022年第5期393-399,共7页

两相传输是影响质子交换膜水电解系统性能的关键因素。为掌握质子交换膜水电解单元中多孔扩散层内气液两相传输规律,基于数值重构的三维多孔扩散层结构,采用格子Boltzmann两相流动模型模拟研究了扩散层内两相传输过程,详细分析了扩散层... 两相传输是影响质子交换膜水电解系统性能的关键因素。为掌握质子交换膜水电解单元中多孔扩散层内气液两相传输规律,基于数值重构的三维多孔扩散层结构,采用格子Boltzmann两相流动模型模拟研究了扩散层内两相传输过程,详细分析了扩散层孔隙率和表面接触角对气泡传输与分布的影响。数值模拟结果表明:孔隙率减小会明显降低气体渗透率,从而导致气泡难以在扩散层内找到有效传输通道。接触角的增大不仅增加了气泡在界面堆积的风险,也减缓了气泡在孔隙内的传输速度。从孔隙尺度水平初步掌握了质子交换膜水电解单元多孔扩散层内两相传输规律,可为高性能水电解系统设计和优化提供理论支撑。 展开更多

关键词 质子交换膜水电解 多孔扩散层 两相传输 格子boltzmann方法 多相流模型

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