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悬浮颗粒运动的格子Boltzmann数值模拟 被引量：16
1
作者 吴锤结 周菊光 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第2期151-162,共12页
将固体颗粒的牛顿力学和格子Boltzmann方法相结合,研究不规则形状悬浮颗粒在流场中的运动。通过受力分析,精确求得其所受合力、合力矩、合力作用中心等。提出了跟随颗粒运动的动网格计算域技术和模拟悬浮颗粒转动运动的局部数组方法及Eu... 将固体颗粒的牛顿力学和格子Boltzmann方法相结合,研究不规则形状悬浮颗粒在流场中的运动。通过受力分析,精确求得其所受合力、合力矩、合力作用中心等。提出了跟随颗粒运动的动网格计算域技术和模拟悬浮颗粒转动运动的局部数组方法及Euler-Lagrange两套坐标技术。通过对椭圆颗粒运动的数值模拟和对照他人对矩形颗粒的研究,分析了其复杂运动规律,并提供了合理的物理解释。结果表明:运用格子Boltzmann方法和上述特殊技术可以得到与有限元方法相同的模拟精度,且具有计算速度快、对复杂形状边界处理方便灵活、程序简单及特别适合大规模并行计算等优点。 展开更多
关键词 悬浮颗粒运动 格子boltzmann数值模拟 动网格 NAVIER-STOKES方程 并行计算 Euler-Lagrange坐标技术 流体力学
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并列圆柱绕流的格子Boltzmann数值模拟 被引量：9
2
作者 聂德明 林建忠 《应用力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期644-648,736-737,共5页
采用非均匀不可压格子Boltzmann模型对低雷诺数下并列圆柱绕流进行了数值模拟,给出了数值计算结果,分析了间距g对圆柱尾流及升力、阻力的影响,并在此基础上得到了4种尾迹模式。此外,研究了流场的初始扰动对流动分岔现象的影响,发现在适... 采用非均匀不可压格子Boltzmann模型对低雷诺数下并列圆柱绕流进行了数值模拟,给出了数值计算结果,分析了间距g对圆柱尾流及升力、阻力的影响,并在此基础上得到了4种尾迹模式。此外,研究了流场的初始扰动对流动分岔现象的影响,发现在适当的扰动下可以很快得到同步同相的尾流。对Re=160和200下圆柱的升、阻力进行了对比,结果表明升力和阻力受间距g的影响大于雷诺数。 展开更多
关键词 圆柱 格子boltzmann 数值模拟
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槽流场中被动粒子运动的格子Boltzmann数值模拟
3
作者 聂德明 戴志潜 林建忠 《浙江工程学院学报》 2003年第3期175-179,共5页
建立了槽流层流场中被动粒子作对流扩散运动的格子Boltzmann模型;数值模拟了被动粒子的纯扩散运动以及在Poiseulle流中的对流扩散运动;给出了粒子纯扩散运动的浓度分布以及对流扩散运动时的扩散系数;说明了扩散系数与流体平均速度的平... 建立了槽流层流场中被动粒子作对流扩散运动的格子Boltzmann模型;数值模拟了被动粒子的纯扩散运动以及在Poiseulle流中的对流扩散运动;给出了粒子纯扩散运动的浓度分布以及对流扩散运动时的扩散系数;说明了扩散系数与流体平均速度的平方成正比,该结果与Taylor扩散理论相一致。文中给出了Pe数与浓度分布的关系,所得结论对工程应用有指导意义。 展开更多
关键词 槽流层流场 被动粒子 格子boltzmann模型 数值模拟 对流扩散运动
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单一裂隙渗流的格子Boltzmann数值模拟 被引量：1
4
作者 董武书 张跃 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2021年第1期82-85,共4页
基于格子Boltzmann方法在计算流体力学方面具有程序易于实现、边界条件处理简洁、计算效率高、可得到清晰物理图像等优点,将其与D2Q9模型结合,采用非平衡外推格式的分布函数边界,建立单一光滑平板裂隙渗流模型,并结合经典流体力学的泊... 基于格子Boltzmann方法在计算流体力学方面具有程序易于实现、边界条件处理简洁、计算效率高、可得到清晰物理图像等优点,将其与D2Q9模型结合,采用非平衡外推格式的分布函数边界,建立单一光滑平板裂隙渗流模型,并结合经典流体力学的泊肃叶流算例,验证了模型的有效性。最后,分析不同压力差、不同隙宽对单一裂隙渗流量及流量稳定所需计算时步的影响,得出:单一裂隙渗流过程中,压力差或隙宽越大则该时刻下的渗流量越大,而渗流量达到稳定的计算时步与压力差和隙宽呈相反关系,即压力差与隙宽越大则其渗流量达到稳定所需计算时步越长。 展开更多
关键词 格子boltzmann方法(LBM) 数值模拟 泊肃叶流 单一光滑裂隙渗流
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基于多GPU的格子Boltzmann法对槽道湍流的直接数值模拟 被引量：3
5
作者 许丁 陈刚 +1 位作者 王娴 李跃明 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2013年第9期956-964,共9页
采用多GPU并行的格子Boltzmann方法(lattice Boltzmann method,LBM)对充分发展的槽道湍流进行了直接数值模拟.GPU(graphic processing unit)的数据并行单指令多线程(single-instruction multiple-thread,SIMT)特征与LBM完美的并行性相匹... 采用多GPU并行的格子Boltzmann方法(lattice Boltzmann method,LBM)对充分发展的槽道湍流进行了直接数值模拟.GPU(graphic processing unit)的数据并行单指令多线程(single-instruction multiple-thread,SIMT)特征与LBM完美的并行性相匹配,使得LBM求解器在GPU上运行获得了极高的性能,亦使得大规模DNS(direct numerical simulation)在桌面级计算机上进行成为可能.采用8个GPU,网格数目达到6.7×107,全场网格尺寸Δ+=1.41.模拟3×106个时间步长,用时仅24 h.另外,直接模拟结果无论是在平均流速或湍流统计量上均与Moser等的结果吻合得很好,这也证实了二阶精度的格子Boltzmann法直接模拟湍流的能力与有效性. 展开更多
关键词 格子boltzmann法 多GPU并行 槽道湍流 直接数值模拟(DNS)
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基于REV尺度格子Boltzmann方法的页岩气流动数值模拟 被引量：6
6
作者 张烈辉 贾鸣 郭晶晶 《力学与实践》 北大核心 2017年第2期130-134,共5页
结合页岩扫描电镜图像,提出页岩气藏物理模型,采用表征单元体积(representative elementary volume,REV)尺度格子Boltzmann方法,考虑滑脱效应,模拟页岩气在页岩气藏中的流动.模拟结果表明,页岩气主要沿着天然裂缝窜进,但在有机质和无机... 结合页岩扫描电镜图像,提出页岩气藏物理模型,采用表征单元体积(representative elementary volume,REV)尺度格子Boltzmann方法,考虑滑脱效应,模拟页岩气在页岩气藏中的流动.模拟结果表明,页岩气主要沿着天然裂缝窜进,但在有机质和无机质中也存在缓慢的流动,且有机质中的流速要略大于无机质中的流速.通过改变地层压力,研究地层压力对页岩气渗流特性的影响.研究结果表明,整个流场的速度和渗透率均随着地层压力的下降而增加. 展开更多
关键词 格子boltzmann方法 表征单元体积尺度 滑脱效应 页岩气 数值模拟
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基于格子Boltzmann方法颗粒团聚物曳力系数的数值模拟及应用研究 被引量：1
7
作者 沈志恒 马宏文 +2 位作者 陆慧林 宋廷钰 李铮 《石油化工》 CAS CSCD 北大核心 2012年第5期544-550,共7页
应用气固两相流动的格子Boltzmann-离散颗粒运动模型,气体流动采用格子Boltzmann方法的D2Q9模型,固体颗粒运动采用牛顿第二运动定律计算,壁面采用具有二阶计算精度的半步长反弹边界条件,数值模拟了循环流化床提升管内颗粒团聚物的运动... 应用气固两相流动的格子Boltzmann-离散颗粒运动模型,气体流动采用格子Boltzmann方法的D2Q9模型,固体颗粒运动采用牛顿第二运动定律计算,壁面采用具有二阶计算精度的半步长反弹边界条件,数值模拟了循环流化床提升管内颗粒团聚物的运动过程。模拟结果表明,颗粒团聚物的气固相间曳力系数随颗粒团聚物的空隙率和雷诺数的增大而减小;拟合得到基于格子Boltzmann方法的气固相间曳力模型;采用基于格子Boltzmann方法的气固相间曳力模型的欧拉-欧拉双流体模型模拟循环流化床提升管内颗粒相密度和颗粒质量流量径向分布,模拟结果与实验结果很接近。 展开更多
关键词 提升管 格子boltzmann方法 曳力系数 颗粒团聚物 数值模拟
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基于微观形貌的逆偏析形成机理的数值模拟分析
8
作者 张宇 朱宝丰 +3 位作者 张士杰 张冰 张思雨 李日 《材料科学与工艺》 北大核心 2025年第1期31-40,共10页
铸件中逆偏析的存在会显著降低铸件的力学性能和切削加工性能,因此研究逆偏析的形成机理具有重要意义。采用微观尺度的元胞自动机(CA)耦合格子玻尔兹曼方法(LBM)的模型,以Al-4.7wt.%Cu合金为例,分别模拟了计算域的全域柱状晶凝固、柱状... 铸件中逆偏析的存在会显著降低铸件的力学性能和切削加工性能,因此研究逆偏析的形成机理具有重要意义。采用微观尺度的元胞自动机(CA)耦合格子玻尔兹曼方法(LBM)的模型,以Al-4.7wt.%Cu合金为例,分别模拟了计算域的全域柱状晶凝固、柱状晶向等轴晶转变(CET)的凝固和全域等轴晶凝固,并且分析了逆偏析的形成机理。研究发现,计算域边界较低的温度以及柱状晶发达的二次枝晶对含有溶质的熔体的分割阻碍是逆偏析形成的主要原因。计算域边界降温速度越快,逆偏析程度就越大;柱状晶对含有溶质的熔体的分割阻碍作用比中心等轴晶要大,凝固组织全部为柱状晶时,逆偏析最为严重,凝固组织同时含有柱状晶和等轴晶时,逆偏析次之,凝固组织全部为等轴晶时逆偏析最轻。计算域中心溶液受重力影响沿流场流向计算域底部的枝晶间隙,使计算域底部逆偏析程度大于其他部分。在铸锭凝固过程中可以考虑增加机械或者电磁搅拌、增大等轴晶区面积或者降低散热速率来降低逆偏析对铸锭的不利影响。 展开更多
关键词 逆偏析 元胞自动机 格子玻尔兹曼 微观形貌 数值模拟 AL-CU合金
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基于格子Boltzmann方法土体CT扫描切片细观渗流场的数值模拟 被引量：7
9
作者 崔冠哲 申林方 +2 位作者 王志良 唐正光 徐则民 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期1497-1502,共6页
基于格子Boltzmann方法,采用D2Q9基本模型,上、下边界采用非平衡外推格式,左、右不透水边界及土颗粒采用反弹格式设置边界条件,对土体细观渗流场进行数值模拟。首先将试验测得物理单位的数据转化为格子单位,然后用Matlab编制程序,对CT... 基于格子Boltzmann方法,采用D2Q9基本模型,上、下边界采用非平衡外推格式,左、右不透水边界及土颗粒采用反弹格式设置边界条件,对土体细观渗流场进行数值模拟。首先将试验测得物理单位的数据转化为格子单位,然后用Matlab编制程序,对CT扫描切片进行处理,生成土体细观的数据结构,最后把格子单位表示的结果再转为物理单位,分析了渗流流速的变化规律,得到了整体和局部渗流场的分布情况。分析结果表明:(1)孔道处的流速U随着入渗时间的延长而逐渐达到一个相对稳定值,进而得到流体从开始入渗至稳定状态经历的准确时间T;(2)平均渗流速度由入口处沿y轴负方向逐渐递减,且小于入口处的平均渗流流速;(3)渗流量主要受控于通道的连通性、孔隙大小,最大渗流速度集中在通道的窄孔道处,封闭的孔道和孔隙渗流速度为0。格子Boltzmann方法能有效地对CT扫描得到的2D切片进行数值模拟,可以定量、准确地研究真实土体渗流场的变化机制。 展开更多
关键词 格子boltzmann方法 渗流场 2D扫描切片 数值模拟
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基于格子Boltzmann方法的三维溃坝数值模拟 被引量：1
10
作者 邵晨 黄剑峰 《中国农村水利水电》 北大核心 2021年第9期1-8,共8页
为了模拟溃坝水流的流动过程,在基于格子Boltzmann方法(LBM)的基础上采用壁面适应局部涡流黏度的大涡模拟模型,引入自由滑移法处理固壁边界条件,模拟瞬时全溃坝以及瞬时局部溃坝水流的流动过程,并就瞬时全溃坝时两种消能坎的消能效果进... 为了模拟溃坝水流的流动过程,在基于格子Boltzmann方法(LBM)的基础上采用壁面适应局部涡流黏度的大涡模拟模型,引入自由滑移法处理固壁边界条件,模拟瞬时全溃坝以及瞬时局部溃坝水流的流动过程,并就瞬时全溃坝时两种消能坎的消能效果进行比较。数值模拟结果表明:基于LBM方法的数值模拟方法可以准确模拟瞬时全溃坝水流演进过程中流体自由表面的流动情况以及速度变化规律;瞬时局部溃坝在0.38 s到达障碍物时障碍物周围水深爬高后绕障碍物流动,水流对障碍物的作用力体现了水流流动的不稳定性;溃坝时在坝前设障碍物可以明显观察到液体撞击障碍物后的飞溅程度和形成的水舌,通过两种不同消能坎下流体撞击壁面后产生的压强可以判断有孔障碍物的消能能力更好,水流对无孔障碍物作用力更大。研究结果可为进一步研究LBM方法与VOF法相结合捕捉流体自由面变形及飞溅提供参考。 展开更多
关键词 格子boltzmann方法 全溃坝 局部溃坝 大涡模拟 数值模拟
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基于格子Boltzmann方法的泊肃叶流数值模拟研究 被引量：1
11
作者 程海龙 《河南科技》 2022年第13期19-22,共4页
本研究采用格子Boltzmann方法分别对压力驱动和速度驱动的二维泊肃叶不可压缩流体的流动进行数值模拟,模型采用D2Q9模型及标准的碰撞迁移规则,压力驱动时采用的是含有力项的Boltzmann-BGK方程,边界采用非平衡态外推格式和充分发展格式,... 本研究采用格子Boltzmann方法分别对压力驱动和速度驱动的二维泊肃叶不可压缩流体的流动进行数值模拟,模型采用D2Q9模型及标准的碰撞迁移规则,压力驱动时采用的是含有力项的Boltzmann-BGK方程,边界采用非平衡态外推格式和充分发展格式,基于格子Boltzmann方法对流体流动的速度、压力、速度矢量进行分析对比。模拟试验结果表明,当流体流动达到稳定后,沿着平板方向截面上的速度大小呈现抛物线分布,其中心线上的压强沿着平板方向线性减小,在速度驱动下,某截面速度的模拟解与解析解最大误差仅为2.01%,从而得出在较小压力驱动下,边界层和驱动力对流体产生双重影响。 展开更多
关键词 格子boltzmann 数值模拟 D2Q9 泊肃叶流
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低雷诺数下翼型绕流的格子Boltzmann方法数值模拟
12
作者 钏助仁 《可再生能源》 CAS 北大核心 2019年第6期931-936,共6页
文章采用混合格子Boltzmann方法模拟NACA0012翼型流场分离,该方法是将标准格子Boltzmann方法与非结构化有限体积方程相结合的一种方法。首先,分析不同网格分辨率下的计算精度;然后,分析了在雷诺数等于103的情况下不同攻角下翼型的气动特... 文章采用混合格子Boltzmann方法模拟NACA0012翼型流场分离,该方法是将标准格子Boltzmann方法与非结构化有限体积方程相结合的一种方法。首先,分析不同网格分辨率下的计算精度;然后,分析了在雷诺数等于103的情况下不同攻角下翼型的气动特性;最后,计算了不同雷诺数下攻角为0°时的翼型流场。结果证明,混合格子Boltzmann方法在固体壁面有较高的计算精度,可以准确地评估翼型绕流流场。 展开更多
关键词 格子boltzmann方法 NACA0012翼型 翼型绕流 数值模拟
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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
13
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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充满多孔介质的方腔内双扩散自然对流格子Boltzmann模拟 被引量：5
14
作者 李贝贝 严祯荣 +2 位作者 陈建 徐洪涛 杨茉 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2016年第2期184-194,共11页
采用格子Boltzmann方法,对4个壁面均为低温、低浓度,内置高浓度发热圆的充满均匀多孔介质的方腔内双扩散自然对流现象进行了数值模拟研究.分析了Darcy(达西)数Da(10-4≤D_a≤10^(-2))和浮升力比B(-5.0≤B≤5.0)对内部发热圆表面平均Nuss... 采用格子Boltzmann方法,对4个壁面均为低温、低浓度,内置高浓度发热圆的充满均匀多孔介质的方腔内双扩散自然对流现象进行了数值模拟研究.分析了Darcy(达西)数Da(10-4≤D_a≤10^(-2))和浮升力比B(-5.0≤B≤5.0)对内部发热圆表面平均Nusselt(努赛尔)数Nuav和平均Sherwood(舍伍德)数Shav的影响.模拟结果表明:除B=-1.0时,Nu_(av)和Sh_(av)随D_a的增加而增大;当-5.0<B<5.0,在D_a=10^(-4)时,Nu_(av)和Sh_(av)几乎不受B变化的影响;在Da=10^(-3)和Da=10^(-2)时,Nu_(av)和Sh_(av)随B的增加先减小后增大,在B=-1.0时取得最小值. 展开更多
关键词 方腔 多孔介质 双扩散自然对流 格子boltzmann 数值模拟
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基于格子博尔兹曼方法表征体元尺度土体细观渗流场的数值模拟 被引量：9
15
作者 申林方 王志良 李邵军 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第S2期689-694,共6页
为了研究土体的细观渗流特性,假设土体是完全饱和且在渗流过程中水分的流动始终处于层流状态。考虑宏观统计参数(孔隙率、渗透率及有效黏滞系数等)的影响,基于表征体元(REV)尺度的格子博尔兹曼(Boltzmann)方法,建立了压力作用下土体细... 为了研究土体的细观渗流特性,假设土体是完全饱和且在渗流过程中水分的流动始终处于层流状态。考虑宏观统计参数(孔隙率、渗透率及有效黏滞系数等)的影响,基于表征体元(REV)尺度的格子博尔兹曼(Boltzmann)方法,建立了压力作用下土体细观渗流的数值模型。采用D2Q9模型考虑水分流动的离散速度分布,宏观边界条件为左右侧面为不透水边界(0)x yu=u=,上下边界设置不同的密度来控制压力边界,在微观边界条件上采用非平衡态外推格式。编制相应的计算程序,将计算区域内的多孔介质材料设置成流体(孔隙率φ=1.0,渗透率K=∞),验证了经典的Poiseuille流。此外,结合算例分别讨论了土体在压力作用下孔隙率、渗透率及渗透压力等影响因素与渗流速度的相互关系,研究表明该数值方法与Darcy定律得到的计算结果较为吻合。因此,基于REV尺度的格子Boltzmann方法可以有效地模拟土体的渗流机制,为进一步研究土体渗流特性提供了一种新的研究手段。 展开更多
关键词 格子博尔兹曼(boltzmann)方法 表征体元(REV)尺度 多孔介质 渗流场 数值模拟
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二维管道内交变流动的格子-Boltzmann方法模拟研究 被引量：3
16
作者 王勇 何雅玲 +1 位作者 唐桂华 陶文铨 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期14-17,共4页
采用格子-Boltzmann方法(LBM)对二维管道内不可压缩交变流动———Womersley流的流动与换热进行了数值模拟研究.结果表明:管道内压力梯度呈周期性变化,在周期较小时,管道的绝大部分区域速度分布相当平坦,在靠近壁面附近出现了速度的峰值... 采用格子-Boltzmann方法(LBM)对二维管道内不可压缩交变流动———Womersley流的流动与换热进行了数值模拟研究.结果表明:管道内压力梯度呈周期性变化,在周期较小时,管道的绝大部分区域速度分布相当平坦,在靠近壁面附近出现了速度的峰值,且靠近壁面处速度变化剧烈;在周期较大时,速度分布近似于抛物线,管道中心速度总大于壁面附近速度,且不同周期下的模拟结果与解析解都吻合得很好.另外,当速度交变时,温度表现为波动变化.速度与温度的相位差、温度的分布特性、温度的波动特性等都与压力梯度交变周期及幅值有关.研究结果表明,LBM可以用于交变流动的模拟.鉴于LBM的众多优点,该方法有望成为求解复杂流动与换热的一种有效的数值模拟手段. 展开更多
关键词 格子-boltzmann交变流动 换热 数值模拟
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大功率LED荧光粉硅胶点涂工艺的三维格子Boltzmann模拟 被引量：2
17
作者 李岚 郑怀 罗小兵 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2014年第3期264-271,共8页
为实现蓝光LED(light emitting diode)芯片向白光LED照明的转化,大功率LED封装工艺流程中存在一个关键的环节——荧光粉涂覆,即通过点涂方式将荧光粉硅胶涂覆于LED芯片周围.荧光粉硅胶涂覆工艺是一个两相流动过程,它直接决定了荧光粉硅... 为实现蓝光LED(light emitting diode)芯片向白光LED照明的转化,大功率LED封装工艺流程中存在一个关键的环节——荧光粉涂覆,即通过点涂方式将荧光粉硅胶涂覆于LED芯片周围.荧光粉硅胶涂覆工艺是一个两相流动过程,它直接决定了荧光粉硅胶层的几何形貌及物理特性,并影响LED最终的光学和热学性能;因此对其中流动过程物理机制的理解有利于提升荧光粉涂覆质量,实现高性能LED产品.基于格子Boltzmann方法,建立荧光粉硅胶流动模型,并应用该模型研究了在平坦表面和方形凸起结构两种封装形式上的荧光粉硅胶点涂成形流动过程.结果表明:格子Boltzmann方法能够准确地模拟荧光粉点涂流动过程;在平坦表面上荧光粉硅胶液滴接触线与液滴直径之比(dL/D)和相对时间(t/T)成幂函数关系. 展开更多
关键词 荧光粉硅胶点涂工艺 流动模拟 格子boltzmann方法
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颗粒流体系统的格子Boltzmann数值方法研究进展 被引量：2
18
作者 王利民 付少童 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期332-340,共9页
介绍Euler-Lagrange框架下基于格子Boltzmann方法LBM(Lattice Boltzmann Method)发展的两种不同层次(即不同时-空尺度和精度)的颗粒流体系统离散模拟方法,即格子Boltzmann颗粒解析直接数值模拟(LB-based PR-DNS)方法和格子Boltzmann离... 介绍Euler-Lagrange框架下基于格子Boltzmann方法LBM(Lattice Boltzmann Method)发展的两种不同层次(即不同时-空尺度和精度)的颗粒流体系统离散模拟方法,即格子Boltzmann颗粒解析直接数值模拟(LB-based PR-DNS)方法和格子Boltzmann离散颗粒模拟(LB-based DPS)方法,总结了Euler-Euler框架下基于格子Boltzmann双流体模型(LB-based TFM)方面的探索研究。LB-based PR-DNS方法中颗粒尺寸远大于格子步长,能够直接解析出流体在颗粒表面的流动以及颗粒所受完整的动力学信息;LB-based DPS方法中格子步长远大于颗粒直径,其在计算精度、时间耗费和计算效率之间能达到很好的平衡,可获得流体的宏观平均流动及颗粒的运动轨迹信息。LB-based DNS和DPS是探索颗粒流体系统的有力手段,但LB-based TFM应用于模拟颗粒流体系统仍需进一步探索。 展开更多
关键词 颗粒流体系统 格子boltzmann方法 颗粒解析直接数值模拟 离散颗粒模拟 双流体模型
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应力-渗流-溶蚀耦合作用下三维岩石裂隙渗透特性数值计算研究
19
作者 申林方 吕倩文 +3 位作者 刘文连 张家明 杨鸿忠 李泽 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第2期428-437,共10页
基于格子Boltzmann方法采用双分布函数分别模拟渗流速度场与溶质浓度场的演化过程,建立了三维岩石裂隙应力-渗流-溶蚀耦合作用机制的数值计算模型,并讨论了渗流流速、法向应力、溶蚀反应速率等因素对裂隙渗透特性演化规律的影响。结果表... 基于格子Boltzmann方法采用双分布函数分别模拟渗流速度场与溶质浓度场的演化过程,建立了三维岩石裂隙应力-渗流-溶蚀耦合作用机制的数值计算模型,并讨论了渗流流速、法向应力、溶蚀反应速率等因素对裂隙渗透特性演化规律的影响。结果表明:在渗流流速较低时,壁面溶蚀出来的离子得不到及时输运,使得出口处浓度较高溶蚀速度慢,裂隙结构呈“喇叭口”状。增大法向应力会减小裂隙开度,减慢溶质的运移速率,使得裂隙出口处的溶蚀速率显著降低,从而限制了其渗透率的发展。当壁面溶蚀反应速率较小时,裂隙渗透率呈持续缓慢增长的状态;随着溶蚀反应速率增加,出口处的溶蚀量会明显小于入口处,导致出口处壁面发生显著溶蚀之前,裂隙渗透率发展缓慢,此后渗透率便呈急速突变增长趋势。研究成果能够为酸蚀作用下岩石裂隙渗透能力的定量评价提供重要理论支撑。 展开更多
关键词 岩石裂隙 应力-渗流-溶蚀耦合 渗透特性 格子boltzmann方法 数值计算
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基于格子Boltzmann方法饱和土体一维固结数值解
20
作者 王志良 辛立斌 +1 位作者 申林方 李明宇 《排灌机械工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第10期874-880,共7页
针对饱和土体的Terzagjhi一维固结问题,基于D1Q2离散速度模型,推导出各离散速度方向上的平衡态分布函数,同时采用BGK近似处理Boltzmann方程的碰撞项,建立了在时间、空间上离散的格子Boltzmann模型.然后采用Chapman-Enskog多尺度展开技术... 针对饱和土体的Terzagjhi一维固结问题,基于D1Q2离散速度模型,推导出各离散速度方向上的平衡态分布函数,同时采用BGK近似处理Boltzmann方程的碰撞项,建立了在时间、空间上离散的格子Boltzmann模型.然后采用Chapman-Enskog多尺度展开技术和Taylor公式级数展开方法,将微观的格子Boltzmann模型还原为宏观的一维固结微分方程.为便于分析,对饱和土体的一维固结方程进行了量纲一化处理,并建立了实际物理单位与格子单位之间的转化关系.最后基于格子Boltzmann方法采用Visual C++语言编制了相应的计算程序,分别计算了单面排水和双面排水情况下,不同时步饱和土体中超孔隙水压力的分布情况,并将相应的数值计算结果与经典的解析解进行了分析对比.研究表明:该方法的数值解与理论解的吻合程度较好,验证了格子Boltzmann方法在计算饱和土体一维固结问题方面的有效性. 展开更多
关键词 饱和土体 格子boltzmann方法 一维固结 数值解
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