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正则化相场格子玻尔兹曼两相流模型
被引量：
2
1
作者
李游
李贵
+2 位作者
李桥忠
代安定
牛小东
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第8期2259-2270,共12页
目前,基于相场理论的格子玻尔兹曼(lattice Boltzmann,LB)模型已经被广泛应用于气-液两相流流动问题中.为了提高已有相场LB模型的数值稳定性,提出了一种新型的正则化相场格子玻尔兹曼模型(regularized lattice Boltzmann model,RLBM)用...
目前,基于相场理论的格子玻尔兹曼(lattice Boltzmann,LB)模型已经被广泛应用于气-液两相流流动问题中.为了提高已有相场LB模型的数值稳定性,提出了一种新型的正则化相场格子玻尔兹曼模型(regularized lattice Boltzmann model,RLBM)用于模拟大密度比和大黏度比的气液两相流动.该模型由界面追踪和流场求解两个核心模块构成,其中界面变化采用守恒型Allen-Cahn (A-C)相场方程控制,流场演化则通过不可压NavierStokes (N-S)方程控制.首先,构建了两个正则化格子玻尔兹曼方程(lattice Boltzmann equation,LBE)分别获取流场信息和相场信息.与标准的单松弛模型不同的是,提出的模型在演化方程的碰撞项中引入了非平衡态的预前碰撞函数,且该预前碰撞项仅与宏观量有关.通过Chapman-Enskog (C-E)多尺度展开分析,证实了所提出的模型能够准确地恢复到宏观流场控制方程和相场控制方程.进一步地,为了验证本模型的有效性,模拟了4个两相流典型算例,包括静态液滴、Rayleigh-Taylor(R-T)不稳定性问题、气泡上升和单个液滴撞击液膜.数值结果证实了提出的模型能够准确地模拟大密度比、大黏度比、大雷诺数下的气液两相流流动问题.更重要的是,相较于传统的相场单松弛模型在小的迁移率(θ_(M)<2.0×10^(-2))下就会诱发数值方法不收敛的问题,提出的模型在模拟迁移率较小(θ_(M)=1.0×10^(-6))的复杂两相流动时表现出更好的稳定性,能够更准确地刻画界面流动,捕捉界面形态.
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关键词
正则化相
场
模型
气
-
液两相流
Allen
-
Cahn方程
格子
玻尔兹曼
方法
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职称材料
基于格子玻尔兹曼多相流通量求解和分形理论的微尺度瑞利-泰勒不稳定性
2
作者
刘佩尧
林祥权
+1 位作者
张莹
李澄波
《科学技术与工程》
北大核心
2017年第35期9-14,共6页
采用MLBFS(multiphase lattice Boltzmann flux solver)方法对两种不相混溶、不可压缩流体的微尺度下瑞利-泰勒(R-T)不稳定性进行数值模拟。通过分析R-T不稳定性初期线性阶段的漩涡发展来比较不同粘度的影响。当该过程进入非线性阶段,...
采用MLBFS(multiphase lattice Boltzmann flux solver)方法对两种不相混溶、不可压缩流体的微尺度下瑞利-泰勒(R-T)不稳定性进行数值模拟。通过分析R-T不稳定性初期线性阶段的漩涡发展来比较不同粘度的影响。当该过程进入非线性阶段,界面会呈现一定的分形特性;在高雷诺数情况下尤其明显。结合分形理论,运用盒维数法对界面图像进行处理,得到不同情况下界面分形维数的发展情况。研究表明当雷诺数较小时,界面分形维数呈现近似线性的增长;随着雷诺数增大,界面扰动不断加剧界面分形维数增长呈现明显的非线性状态,当雷诺数足够大时,界面的分形维数增长呈现相似性并且趋于饱和。同时,也对比了重力作用恒定时表面张力对R-T不稳定性的影响。当Bo数稍大时,表面张力的变化对界面的发展几乎没有影响;但是当Bo数极小时,表面张力对界面不稳定抑制作用明显,界面分形维数也明显小于Bo稍大的情形。
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关键词
格子
玻尔兹曼
多相
流通量求解(MLBFS)
瑞利
-
泰勒不稳定性
分形理论
漩涡发展
多相
分层流
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职称材料
铝铜合金焊接完整流动熔池凝固的MPF-LBM建模及显微组织演变行为分析
3
作者
刘湘波
杜心伟
+2 位作者
王猛
蔡佳思
魏艳红
《焊接学报》
北大核心
2025年第9期18-27,共10页
2219铝合金在推进剂储罐生产中的价值及相场法在显微组织预测中的潜力广受关注,然而,当前考虑熔体流动和枝晶固相运动的完整熔池凝固演变行为尚不明确,建立了多相场-格子玻尔兹曼模型,开发了大批量枝晶生长模拟加速算法、大计算域CPU并...
2219铝合金在推进剂储罐生产中的价值及相场法在显微组织预测中的潜力广受关注,然而,当前考虑熔体流动和枝晶固相运动的完整熔池凝固演变行为尚不明确,建立了多相场-格子玻尔兹曼模型,开发了大批量枝晶生长模拟加速算法、大计算域CPU并行算法和自主知识产权的Fortran求解器,实现了完整流动熔池的动态凝固模拟,结果与实测的枝晶形貌和晶粒结构/尺寸吻合良好.结果表明,熔体流动会冲涮固-液界面前沿的富溶质层形成溶质涡流、使等轴晶发生平移、旋转和碰撞;枝晶运动会挤压富溶质层,并在运动枝晶后方形成溶质滞后输运效应,显著影响溶质分布;熔体流动和枝晶运动会造成枝晶非对称生长,加剧显微组织各向异性.纵截面焊缝由短柱状晶和致密等轴晶组成,等轴晶间的液相通道中发生溶质偏析并演变为网状共晶,熔池流动会在焊缝顶层形成大间隙等轴晶带.
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关键词
多相场-格子玻尔兹曼
完整流动熔池
熔体流动
溶质对流
固相运动
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职称材料
题名
正则化相场格子玻尔兹曼两相流模型
被引量：
2
1
作者
李游
李贵
李桥忠
代安定
牛小东
机构
湖南城市学院理学院
湖南城市学院土木工程学院
江苏科技大学船舶与海洋工程学院
汕头大学机械电子工程系
出处
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第8期2259-2270,共12页
基金
湖南省自然科学基金(2020JJ5014)
湖南省教育厅重点项目(21A0498)资助。
文摘
目前,基于相场理论的格子玻尔兹曼(lattice Boltzmann,LB)模型已经被广泛应用于气-液两相流流动问题中.为了提高已有相场LB模型的数值稳定性,提出了一种新型的正则化相场格子玻尔兹曼模型(regularized lattice Boltzmann model,RLBM)用于模拟大密度比和大黏度比的气液两相流动.该模型由界面追踪和流场求解两个核心模块构成,其中界面变化采用守恒型Allen-Cahn (A-C)相场方程控制,流场演化则通过不可压NavierStokes (N-S)方程控制.首先,构建了两个正则化格子玻尔兹曼方程(lattice Boltzmann equation,LBE)分别获取流场信息和相场信息.与标准的单松弛模型不同的是,提出的模型在演化方程的碰撞项中引入了非平衡态的预前碰撞函数,且该预前碰撞项仅与宏观量有关.通过Chapman-Enskog (C-E)多尺度展开分析,证实了所提出的模型能够准确地恢复到宏观流场控制方程和相场控制方程.进一步地,为了验证本模型的有效性,模拟了4个两相流典型算例,包括静态液滴、Rayleigh-Taylor(R-T)不稳定性问题、气泡上升和单个液滴撞击液膜.数值结果证实了提出的模型能够准确地模拟大密度比、大黏度比、大雷诺数下的气液两相流流动问题.更重要的是,相较于传统的相场单松弛模型在小的迁移率(θ_(M)<2.0×10^(-2))下就会诱发数值方法不收敛的问题,提出的模型在模拟迁移率较小(θ_(M)=1.0×10^(-6))的复杂两相流动时表现出更好的稳定性,能够更准确地刻画界面流动,捕捉界面形态.
关键词
正则化相
场
模型
气
-
液两相流
Allen
-
Cahn方程
格子
玻尔兹曼
方法
Keywords
regularized phase
-
field model
gas
-
liquid two
-
phase flow
Allen
-
Cahn equation
lattice Boltzmann method
分类号
O359 [理学—流体力学]
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职称材料
题名
基于格子玻尔兹曼多相流通量求解和分形理论的微尺度瑞利-泰勒不稳定性
2
作者
刘佩尧
林祥权
张莹
李澄波
机构
南昌大学机电工程学院
出处
《科学技术与工程》
北大核心
2017年第35期9-14,共6页
基金
国家自然科学基金(51566012)资助
文摘
采用MLBFS(multiphase lattice Boltzmann flux solver)方法对两种不相混溶、不可压缩流体的微尺度下瑞利-泰勒(R-T)不稳定性进行数值模拟。通过分析R-T不稳定性初期线性阶段的漩涡发展来比较不同粘度的影响。当该过程进入非线性阶段,界面会呈现一定的分形特性;在高雷诺数情况下尤其明显。结合分形理论,运用盒维数法对界面图像进行处理,得到不同情况下界面分形维数的发展情况。研究表明当雷诺数较小时,界面分形维数呈现近似线性的增长;随着雷诺数增大,界面扰动不断加剧界面分形维数增长呈现明显的非线性状态,当雷诺数足够大时,界面的分形维数增长呈现相似性并且趋于饱和。同时,也对比了重力作用恒定时表面张力对R-T不稳定性的影响。当Bo数稍大时,表面张力的变化对界面的发展几乎没有影响;但是当Bo数极小时,表面张力对界面不稳定抑制作用明显,界面分形维数也明显小于Bo稍大的情形。
关键词
格子
玻尔兹曼
多相
流通量求解(MLBFS)
瑞利
-
泰勒不稳定性
分形理论
漩涡发展
多相
分层流
Keywords
MLBFS
Rayleigh
-
Taylor instability
fractal theory
vortex development
multiphase stratified flow
分类号
O411.2 [理学—理论物理]
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职称材料
题名
铝铜合金焊接完整流动熔池凝固的MPF-LBM建模及显微组织演变行为分析
3
作者
刘湘波
杜心伟
王猛
蔡佳思
魏艳红
机构
南京航空航天大学
南京航空航天大学
出处
《焊接学报》
北大核心
2025年第9期18-27,共10页
基金
国家自然科学基金资助项目(52275341)。
文摘
2219铝合金在推进剂储罐生产中的价值及相场法在显微组织预测中的潜力广受关注,然而,当前考虑熔体流动和枝晶固相运动的完整熔池凝固演变行为尚不明确,建立了多相场-格子玻尔兹曼模型,开发了大批量枝晶生长模拟加速算法、大计算域CPU并行算法和自主知识产权的Fortran求解器,实现了完整流动熔池的动态凝固模拟,结果与实测的枝晶形貌和晶粒结构/尺寸吻合良好.结果表明,熔体流动会冲涮固-液界面前沿的富溶质层形成溶质涡流、使等轴晶发生平移、旋转和碰撞;枝晶运动会挤压富溶质层,并在运动枝晶后方形成溶质滞后输运效应,显著影响溶质分布;熔体流动和枝晶运动会造成枝晶非对称生长,加剧显微组织各向异性.纵截面焊缝由短柱状晶和致密等轴晶组成,等轴晶间的液相通道中发生溶质偏析并演变为网状共晶,熔池流动会在焊缝顶层形成大间隙等轴晶带.
关键词
多相场-格子玻尔兹曼
完整流动熔池
熔体流动
溶质对流
固相运动
Keywords
multi
-
phase field
-
lattice boltzmann
entire flowing molten pool
melt flow
solute convection
solid motion
分类号
TG444.7 [金属学及工艺—焊接]
TG111.4 [金属学及工艺—物理冶金]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
正则化相场格子玻尔兹曼两相流模型
李游
李贵
李桥忠
代安定
牛小东
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
2
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
基于格子玻尔兹曼多相流通量求解和分形理论的微尺度瑞利-泰勒不稳定性
刘佩尧
林祥权
张莹
李澄波
《科学技术与工程》
北大核心
2017
0
在线阅读
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职称材料
3
铝铜合金焊接完整流动熔池凝固的MPF-LBM建模及显微组织演变行为分析
刘湘波
杜心伟
王猛
蔡佳思
魏艳红
《焊接学报》
北大核心
2025
0
在线阅读
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职称材料
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