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一种改进的浸入运动边界算法
1
作者
付少童
贾龙菲
王利民
《空气动力学学报》
CSCD
北大核心
2023年第6期109-117,I0002,共10页
浸入运动边界是数值处理流固耦合作用的主要方法之一,其原始权重函数根据经验确定且形式固定,难以准确地定量描述复杂的流固现象。本文提出了一种新的权重函数对格子Boltzmann方法框架下的浸入运动边界进行修正,通过假定零固含率处的权...
浸入运动边界是数值处理流固耦合作用的主要方法之一,其原始权重函数根据经验确定且形式固定,难以准确地定量描述复杂的流固现象。本文提出了一种新的权重函数对格子Boltzmann方法框架下的浸入运动边界进行修正,通过假定零固含率处的权重因子多阶导数为0,引入可调参数b增强权重函数对固含率的关联,实现了对固体边界渗透性能的改进。对静止圆柱绕流、Taylor-Couette流和振动圆柱绕流3个算例开展数值实验,结果表明:随着雷诺数的增加,原始权重函数预测的升阻力系数均高于文献结果,严重低估了边界处流体组分的作用;当新权重函数中的参数b为3时,改进的浸入运动边界效果最佳;新权重函数增强了固体边界的渗透率,提高了流场的预测精度,使平均误差降低了38.5%;最后,运用新权重函数成功地复现了振动圆柱绕流的锁频现象,表明改进的浸入运动边界在处理复杂的流固耦合问题方面具有广阔的应用前景。
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关键词
权重函数
浸入运动边界
流固耦合
格子BOLTZMANN方法
圆柱绕流
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职称材料
颗粒振动影响动量传递过程的格子Boltzmann方法模拟
2
作者
贾龙菲
付少童
+3 位作者
向星
张华海
张弢
王利民
《化工学报》
EI
CSCD
北大核心
2023年第2期735-747,共13页
流化床内部颗粒振动对传递过程有着重要影响。格子Boltzmann方法耦合改进的浸入运动边界法模拟了不同振幅比A/D和频率比k=fe/f0下的单颗粒振动情况,并研究了不同排布和间距的双颗粒振动对传递过程中升阻力系数以及涡脱落频率的影响。结...
流化床内部颗粒振动对传递过程有着重要影响。格子Boltzmann方法耦合改进的浸入运动边界法模拟了不同振幅比A/D和频率比k=fe/f0下的单颗粒振动情况,并研究了不同排布和间距的双颗粒振动对传递过程中升阻力系数以及涡脱落频率的影响。结果表明,颗粒Reynolds数Re=100,单颗粒横向振动时,振幅增大导致锁定区间变大,颗粒锁定区间内的曳力系数大于锁定区间外,有利于传递。单颗粒流向振动,A/D=1.50时,随振动频率增大,流体流动模式为:2S模式→2P模式→2P+2S模式→混沌。相同振幅下k<1.25时,颗粒横向振动的曳力系数大于流向振动的曳力系数;k>1.25时则与之相反。因此,当k<1.25时,横向振动更有利于传递;k>1.25时,流向振动更有利于传递。串联双颗粒相互抑制涡的形成使曳力系数减小,不利于传递;相反,并联双颗粒促进传递作用,且在间距H=3D时效果最佳。以上数值结果为强化传递过程提供了一种思路。
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关键词
格子BOLTZMANN方法
浸入运动边界
法
颗粒振动
曳力系数
泻涡模式
锁定现象
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职称材料
题名
一种改进的浸入运动边界算法
1
作者
付少童
贾龙菲
王利民
机构
中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室
中国科学院大学化学工程学院
沈阳化工大学化学工程学院
出处
《空气动力学学报》
CSCD
北大核心
2023年第6期109-117,I0002,共10页
基金
国家数值风洞工程(NNW2020ZT1-A20)
国家自然科学基金(51776212,91434113)
+1 种基金
国家重点研发计划(2018YFB1500902)
中国科学院前沿科学重点研究计划(QYZDB-SSW-SYS029)。
文摘
浸入运动边界是数值处理流固耦合作用的主要方法之一,其原始权重函数根据经验确定且形式固定,难以准确地定量描述复杂的流固现象。本文提出了一种新的权重函数对格子Boltzmann方法框架下的浸入运动边界进行修正,通过假定零固含率处的权重因子多阶导数为0,引入可调参数b增强权重函数对固含率的关联,实现了对固体边界渗透性能的改进。对静止圆柱绕流、Taylor-Couette流和振动圆柱绕流3个算例开展数值实验,结果表明:随着雷诺数的增加,原始权重函数预测的升阻力系数均高于文献结果,严重低估了边界处流体组分的作用;当新权重函数中的参数b为3时,改进的浸入运动边界效果最佳;新权重函数增强了固体边界的渗透率,提高了流场的预测精度,使平均误差降低了38.5%;最后,运用新权重函数成功地复现了振动圆柱绕流的锁频现象,表明改进的浸入运动边界在处理复杂的流固耦合问题方面具有广阔的应用前景。
关键词
权重函数
浸入运动边界
流固耦合
格子BOLTZMANN方法
圆柱绕流
Keywords
weighting function
immersed moving boundary
fluid-structure interaction
lattice Boltzmann method
flow around a cylinder
分类号
O357 [理学—流体力学]
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职称材料
题名
颗粒振动影响动量传递过程的格子Boltzmann方法模拟
2
作者
贾龙菲
付少童
向星
张华海
张弢
王利民
机构
沈阳化工大学化学工程学院
中国科学院过程工程研究所
中国科学院大学
出处
《化工学报》
EI
CSCD
北大核心
2023年第2期735-747,共13页
基金
国家自然科学基金项目(51776212,91434113)
国家数值风洞工程项目(NNW2020ZT1-A20)
中国科学院前沿科学重点研究计划项目(QYZDB-SSW-SYS029)。
文摘
流化床内部颗粒振动对传递过程有着重要影响。格子Boltzmann方法耦合改进的浸入运动边界法模拟了不同振幅比A/D和频率比k=fe/f0下的单颗粒振动情况,并研究了不同排布和间距的双颗粒振动对传递过程中升阻力系数以及涡脱落频率的影响。结果表明,颗粒Reynolds数Re=100,单颗粒横向振动时,振幅增大导致锁定区间变大,颗粒锁定区间内的曳力系数大于锁定区间外,有利于传递。单颗粒流向振动,A/D=1.50时,随振动频率增大,流体流动模式为:2S模式→2P模式→2P+2S模式→混沌。相同振幅下k<1.25时,颗粒横向振动的曳力系数大于流向振动的曳力系数;k>1.25时则与之相反。因此,当k<1.25时,横向振动更有利于传递;k>1.25时,流向振动更有利于传递。串联双颗粒相互抑制涡的形成使曳力系数减小,不利于传递;相反,并联双颗粒促进传递作用,且在间距H=3D时效果最佳。以上数值结果为强化传递过程提供了一种思路。
关键词
格子BOLTZMANN方法
浸入运动边界
法
颗粒振动
曳力系数
泻涡模式
锁定现象
Keywords
lattice Boltzmann method
immersed moving boundary
particle vibration
drag coefficients
vortex shedding
lock-in
分类号
O35 [理学—流体力学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
一种改进的浸入运动边界算法
付少童
贾龙菲
王利民
《空气动力学学报》
CSCD
北大核心
2023
0
在线阅读
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职称材料
2
颗粒振动影响动量传递过程的格子Boltzmann方法模拟
贾龙菲
付少童
向星
张华海
张弢
王利民
《化工学报》
EI
CSCD
北大核心
2023
0
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职称材料
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