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基于热格子Boltzmann方法的自然对流数值模拟 被引量:4
1
作者 解建飞 钟诚文 +1 位作者 张勇 尹大川 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第5期635-640,共6页
对Eggels和Somers提出的热格子Boltzmann格式进行了改进.在不可压缩流动的假设下,提出了一种新的温度平衡分布函数,可以克服压缩性对温度统计的影响,并且相应地修正了统计宏观温度的方法.Eggels和Somers的方法对速度和温度均采用半步长... 对Eggels和Somers提出的热格子Boltzmann格式进行了改进.在不可压缩流动的假设下,提出了一种新的温度平衡分布函数,可以克服压缩性对温度统计的影响,并且相应地修正了统计宏观温度的方法.Eggels和Somers的方法对速度和温度均采用半步长反弹格式边界条件,适合无滑移的速度边界条件.但是对温度采用该边界条件在物理本质上显得不够准确,所以在边界上对二者统一采取算法既简单又容易实现的非平衡态外推格式,同时可以与Boltzmann格式的整体二阶精度保持一致.最后,利用改进的热格子Boltzmann方法(TLBM)模拟了Ra=10^6和Pr=0.71(空气)的方腔中的自然对流,模拟得到的流动参数与其它数值方法的结果吻合得很好,表明改进的热格子Boltzmann方法可以有效准确地模拟非等温流动. 展开更多
关键词 热格子boltzmann方法 自然对流 方腔 非平衡态外推
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热格子Boltzmann方法分析及应用 被引量:2
2
作者 陈杰 钱跃竑 《上海大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2012年第5期489-495,共7页
格子Boltzmann方法(lattice Boltzmann method,LBM)是一种基于气体动理论的介观计算方法,其物理背景清晰、边界处理简单,已成功应用于等温(或无热)流动中.简要介绍现有的几种热格子Boltzmann模型,并运用几种热格子模型求解热Couette流... 格子Boltzmann方法(lattice Boltzmann method,LBM)是一种基于气体动理论的介观计算方法,其物理背景清晰、边界处理简单,已成功应用于等温(或无热)流动中.简要介绍现有的几种热格子Boltzmann模型,并运用几种热格子模型求解热Couette流、方腔自然对流等典型算例,对比不同热格子模型的数值稳定性、准确性、模型的计算效率等.将两种热格子模型用于多孔介质内的流动与传热问题中,对比热格子模型在处理复杂结构时的数值特性. 展开更多
关键词 格子boltzmann方法 热格子boltzmann方法 多孔介质
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浸没边界–简化热格子Boltzmann方法研究及其应用 被引量:7
3
作者 李桥忠 陈木凤 +2 位作者 李游 牛小东 Adnan Khan 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第2期392-404,共13页
针对流固耦合传热问题,本文提出了一种基于浸没边界–简化热格子玻尔兹曼方法 (immersed boundary method–simplified thermal lattice Boltzmann method,IB-STLBM)的耦合模型.不同于传统的格子玻尔兹曼方法使用分布函数演化流场和温度... 针对流固耦合传热问题,本文提出了一种基于浸没边界–简化热格子玻尔兹曼方法 (immersed boundary method–simplified thermal lattice Boltzmann method,IB-STLBM)的耦合模型.不同于传统的格子玻尔兹曼方法使用分布函数演化流场和温度场,简化热格子玻尔兹曼方法 (simplified thermal lattice Boltzmann method,STLBM)的演化过程不需要依赖分布函数,只涉及平衡态分布函数和非平衡态分布函数,能够直接演化宏观量,极大减小了计算过程中所占用的虚拟内存,简化了边界条件的实现方式,同时具有较高的稳定性.传统的浸没边界法对流场的计算采用欧拉网格,对固体边界采用拉格朗日网格,认为固体边界是对流场产生某种体积力.在应用浸没边界法时,汲取介观的思想,把固体的介入看作是对流场的干扰,打破了固体附近流体介观微团颗粒原始的平衡状态,这种干扰可以看作是在耦合边界上产生的一个非平衡项,可用非平衡态分布函数来表示.基于此,在模型中浸没边界法与简化热格子玻尔兹曼方法更紧密联系在一起,更大程度发挥二者的优点,整个计算过程更加简单直观,符合物理特性.通过对热圆柱绕流和内含热颗粒的封闭方腔自然对流问题的模拟以及对其结果的分析,验证了该算法在求解流固耦合传热问题的有效性和可行性. 展开更多
关键词 简化热格子boltzmann方法 浸没边界法 流固耦合传 自然对流
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基于混合热格子Boltzmann方法有限热源加热气泡动力学模拟 被引量:2
4
作者 金志浩 章港 +3 位作者 战洪仁 李帅 王立鹏 张志刚 《科学技术与工程》 北大核心 2022年第5期1842-1851,共10页
为探究不同润湿性表面单气泡动力学特性,通过引入差分方法的单组分多相格子Boltzmann模型,耦合能量方程构成了气液相变模型,模拟了不同润湿性表面单气泡形成过程周围流场与温度场细观,阐述了气泡生长脱离机理;研究了润湿性、过热度、有... 为探究不同润湿性表面单气泡动力学特性,通过引入差分方法的单组分多相格子Boltzmann模型,耦合能量方程构成了气液相变模型,模拟了不同润湿性表面单气泡形成过程周围流场与温度场细观,阐述了气泡生长脱离机理;研究了润湿性、过热度、有限热源长度对气泡动力学影响。结果表明,在相同过热度下,疏水壁面气泡生长速度大于亲水壁面。气泡脱离直径和脱离时间随着接触角增加而增加,亲水表面气泡脱离直径随着有限热源长度增加而增加,脱离时间随长度增加而减小。疏水表面气泡脱离直径与有限热源长度无关,脱离时间随加热长度增加小幅度减小。在不同的过热度下,亲水壁面气泡脱离直径随着过热度增加而增加,脱离时间随着过热度增加而减小。过热度对疏水壁面气泡脱离直径影响不大,但是随着过热度增加,脱离时间明显减小。模拟结果为研究强化表面沸腾传热及表面润湿性的选择提供理论依据。 展开更多
关键词 混合格子boltzmann 有限 亲疏水性 单气泡动力学
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基于格子Boltzmann方法的吸热反应双颗粒沉降模拟
5
作者 宋祎祺 李雪 +1 位作者 叶茂 刘中民 《化工进展》 北大核心 2025年第5期2984-2996,共13页
双颗粒沉降问题是研究颗粒两相流系统流体力学行为的经典算例。为探究反应过程中热对流的影响,本文采用浸入边界-格子Boltzmann方法对耦合化学反应的催化剂双颗粒沉降过程进行了直接数值模拟,研究中低格拉晓夫数Gr下吸热反应对颗粒-流... 双颗粒沉降问题是研究颗粒两相流系统流体力学行为的经典算例。为探究反应过程中热对流的影响,本文采用浸入边界-格子Boltzmann方法对耦合化学反应的催化剂双颗粒沉降过程进行了直接数值模拟,研究中低格拉晓夫数Gr下吸热反应对颗粒-流体间相互作用和颗粒运动行为的影响。结果表明,反应颗粒的沉降运动受颗粒雷诺数Re、Gr和达姆科勒数Da的协同影响。由于热流体中发生吸热反应的颗粒所受热浮力与重力方向一致,随着Gr的增加,颗粒沉降速度增加,两颗粒出现横向振荡行为,并在热对流的作用下相互远离。根据颗粒Re的大小,颗粒运动模式可以分为三个阶段,随着Re的增大,热对流的影响逐渐减弱,颗粒惯性作用占主导。Da主要影响颗粒周围的热对流,当颗粒表面发生快速反应时,颗粒周围流体温度梯度增大,颗粒-颗粒间相互作用增强。 展开更多
关键词 浸入边界格子boltzmann方法 流体动力学 颗粒流
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基于对流扩散系统的不可压Navier-Stokes方程的多分布正则化格子Boltzmann方法
6
作者 赵勇 葛懿萱 +2 位作者 陈鑫梦 陈震宇 汪垒 《力学学报》 北大核心 2025年第7期1597-1610,共14页
不可压Navier-Stokes方程组在环境科学、生物医学和流体力学等众多科学领域都扮演着十分重要的角色.发展求解不可压Navier-Stokes方程组的稳定高效数值模拟方法具有重要的科学价值和实际意义.为此,提出了一种求解不可压Navier-Stokes方... 不可压Navier-Stokes方程组在环境科学、生物医学和流体力学等众多科学领域都扮演着十分重要的角色.发展求解不可压Navier-Stokes方程组的稳定高效数值模拟方法具有重要的科学价值和实际意义.为此,提出了一种求解不可压Navier-Stokes方程组的多分布正则化格子Boltzmann(MDF-RLB)模型.该模型的核心思想是将不可压Navier-Stokes方程组转换为一个耦合的对流扩散系统,并针对该系统进行正则化格子Boltzmann方法的建模,即为系统中的每一个对流扩散方程(CDE)构造一个分布函数的演化方程.接着,通过Chapman-Enskog分析证明了该模型能够准确恢复基于对流扩散系统的不可压Navier-Stokes方程组.此外,本文推导了利用分布函数的零阶矩和一阶矩直接计算速度和压力,以及利用非平衡态分布函数的一阶矩来局部计算速度梯度、速度散度、应变率张量、切应力和涡度的公式.最后,通过一系列的基准解算例:二维泊肃叶流、简化二维四辊轧机问题以及二维顶盖驱动方腔流验证了本模型和这些物理量的局部计算格式的有效性和准确性.通过数值测试发现本模型和我们所提出的一些物理量的局部格式在空间上具有二阶收敛速率.同时,与多分布多松弛的格子Boltzmann(MDF-MRTLB)模型相比,MDF-RLB模型在某些情况下模拟结果更精确,且MDF-RLB模型具有更高的计算效率,计算时间减少了7%以上. 展开更多
关键词 格子boltzmann方法 不可压Navier-Stokes方程组 对流扩散系统 多重分布函数 正则化
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13速格子Boltzmann方法的热流体力学方程 被引量:5
7
作者 李华兵 刘慕仁 孔令江 《广西师范大学学报(自然科学版)》 CAS 1998年第4期1-6,共6页
采用13速六方格子Boltzmann方法研究热流体力学碰撞项采用单驰豫时间的格子BGK模型.局域平衡分布展开到u3项,最后以速度的二阶恢复NavierStokes方程。
关键词 格子boltzmann 传导方程 流体力学方程
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微通道内声传播格子Boltzmann建模及其特性研究
8
作者 杨雨 余江波 +3 位作者 苏娜娜 张新翠 单鸣雷 韩庆邦 《应用声学》 北大核心 2025年第2期312-323,共12页
吸声材料在抑制噪声污染方面发挥重要作用,其吸声性能受到内部微通道结构影响。然而微通道尺寸小且结构复杂,有必要采用合适的数值工具来研究微通道内声传播特性。该文采用介观的格子Boltzmann方法构建了微通道内声传播模型,并引入了声... 吸声材料在抑制噪声污染方面发挥重要作用,其吸声性能受到内部微通道结构影响。然而微通道尺寸小且结构复杂,有必要采用合适的数值工具来研究微通道内声传播特性。该文采用介观的格子Boltzmann方法构建了微通道内声传播模型,并引入了声学无反射边界以消除声波反射的影响。通过构建单/双层微通道声传播模型,探究了波长、通道宽度对声传播的影响及水平声压幅值的分布情况。进而通过在微通道上放置凹凸固体块模拟粗糙微通道环境,研究声波经过粗糙微通道后的变化,分析固体块的长度对声传播的影响,并将声波经过两种固体块的声压幅值差进行对比。研究结果证明格子Boltzmann方法可以有效地描述微观尺度下通道内声波的传播过程,从流体力学角度描述声场的分布,为声流固耦合相关领域的模拟计算的应用提供参考。 展开更多
关键词 格子boltzmann方法 微通道 声传播 多松弛模型
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格子Boltzmann方法模拟高Darcy数多孔介质内融化传热过程 被引量:4
9
作者 杲东彦 陈振乾 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期321-328,共8页
采用Brinkmann-Forchheimer-Darcy方程描述多孔介质内流动过程,并通过选择合适的平衡态分布函数及非线性源项形式构建出表征融化相变温度场的分布函数演化方程。应用格子Boltzmann模型模拟了方腔内无多孔介质以及填充多孔介质自然对流... 采用Brinkmann-Forchheimer-Darcy方程描述多孔介质内流动过程,并通过选择合适的平衡态分布函数及非线性源项形式构建出表征融化相变温度场的分布函数演化方程。应用格子Boltzmann模型模拟了方腔内无多孔介质以及填充多孔介质自然对流融化传热过程,模拟结果与其他文献结果吻合较好,模型的正确性得到了一定的验证。模拟结果还表明液相的自然对流对融化传热过程有着重要的影响,并且在高Rayleigh数或高Darcy数情况下作用更强。在高Darcy数情况下由于非Darcy效应的存在,增大Rayleigh数以强化融化传热的效应要大于提高同样倍数Darcy数的效应。 展开更多
关键词 格子boltzmann方法 多孔介质 融化 自然对流
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孔密度对泡沫金属基相变材料融化传热的影响——格子Boltzmann方法数值模拟 被引量:3
10
作者 杲东彦 陈振乾 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期1604-1609,共6页
基于局部热非平衡条件,构建表征泡沫金属内填充相变材料融化传热的格子Boltzmann模型。应用该模型数值模拟泡沫金属内相变材料融化界面位置随时间变化的过程,模拟结果与其他文献的计算结果吻合较好。在此基础上,分析泡沫金属孔密度对相... 基于局部热非平衡条件,构建表征泡沫金属内填充相变材料融化传热的格子Boltzmann模型。应用该模型数值模拟泡沫金属内相变材料融化界面位置随时间变化的过程,模拟结果与其他文献的计算结果吻合较好。在此基础上,分析泡沫金属孔密度对相变材料融化传热的影响,孔密度增大一方面增强热传导传热,另一方面也降低了自然对流换热效果,因此其增大对系统整体换热影响可能是增强、降低或影响不大,结果与Rayleigh数有关。 展开更多
关键词 泡沫金属 相变材料 格子boltzmann方法 融化
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格子Boltzmann方法多层网格负载均衡算法优化研究 被引量:1
11
作者 何鹏 王良军 +1 位作者 张武 朱文浩 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3097-3110,共14页
基于格子Boltzmann方法的多层网格局部加密技术,通过多尺度网格计算不同层次的流动特征,避免了单层均匀笛卡尔网格中的低效率与计算资源的浪费,但仍存在并行性能上的不良影响.本文考虑并行计算中的负载均衡效应,从单层网格出发,通过考... 基于格子Boltzmann方法的多层网格局部加密技术,通过多尺度网格计算不同层次的流动特征,避免了单层均匀笛卡尔网格中的低效率与计算资源的浪费,但仍存在并行性能上的不良影响.本文考虑并行计算中的负载均衡效应,从单层网格出发,通过考虑多层网格的运算特点来研究基于负载均衡的网格划分方法.同时,将网格划分与程序实现进行分离,在单层和多层网格中均完成了任意网格划分下的并行计算.在单层网格中,以二维血管流动的不同并行策略为例,研究了负载量划分与不同进程的各自时间开销的关系.在多层网格中,首先论述了多尺度网格在运算顺序上的特征,其次以三种不同的多层网格验证二维翼型绕流的计算结果,最后在每种网格中均使用三种不同的网格划分方法进一步探讨负载均衡与时间开销的关系.在128核的高性能计算平台上进行并行性能测试,强可扩展性可达到60%左右,弱可扩展性可达到82.78%.这种高可扩展性结果表明本文通过改进负载均衡性能,明显提升了多层网格计算中的并行性能. 展开更多
关键词 格子boltzmann方法 多层网格 大规模并行计算 负载均衡
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基于格子Boltzmann重叠法求解一、二维耦合浅水动力学模型
12
作者 杨浩 敬玥彤 +3 位作者 刘海飞 毕娟 王洪达 褚珣 《南水北调与水利科技(中英文)》 北大核心 2025年第1期110-117,129,共9页
提出一种重叠耦合法(superposition coupling method, SCM),以高精度地实现基于一维与二维格子Boltzmann方法 (lattice Boltzmann method, LBM)的水动力模型在复杂地形浅水区域的跨维度模拟耦合。对复杂地形区域的浅水水体进行水动力模... 提出一种重叠耦合法(superposition coupling method, SCM),以高精度地实现基于一维与二维格子Boltzmann方法 (lattice Boltzmann method, LBM)的水动力模型在复杂地形浅水区域的跨维度模拟耦合。对复杂地形区域的浅水水体进行水动力模拟通常涉及跨维度建模,可能会在某些边界处做近似处理,例如河流-湖泊汇合处、洪水淹没区和河口区域。为高效求解跨维度浅水方程(shallow water equations, SWE)问题,SCM通过在一维和二维LBM模型边界处人工设置重叠区域,使不同维度的2个模型在该区域交换水动力信息。在重叠区域采用零梯度边界条件,从而得到耦合所需的变量。1D-2D耦合模型通过了圆形空腔射流和急弯河道2个验证模型的比较测试,结果显示一、二维耦合模型的精度与二维模型基本相当。本研究通过SCM有效地求解了跨维度浅水方程问题,提高了一维与二维模型间的耦合精度,为复杂地形浅水区域的水动力模拟提供了技术支撑。 展开更多
关键词 格子boltzmann方法 水动力模型 一、二维耦合 重叠法 浅水方程
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低温回热制冷机内交变流动与换热的格子-Boltzmann方法模拟
13
作者 戴群特 杨鲁伟 常心洁 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2011年第2期8-12,43,共6页
采用格子-Boltzmann方法(LBM)分别通过对二维通道及多孔介质内交变流动与换热进行了数值模拟,以研究低温回热制冷机中脉冲管内及回热器内交变流动与换热规律。结果表明:二维通道交变流动结果与解析解吻合得很好。当交变流动数较大时,出... 采用格子-Boltzmann方法(LBM)分别通过对二维通道及多孔介质内交变流动与换热进行了数值模拟,以研究低温回热制冷机中脉冲管内及回热器内交变流动与换热规律。结果表明:二维通道交变流动结果与解析解吻合得很好。当交变流动数较大时,出现速度环形效应,温度表现为周期波动变化。多孔介质内各点速度总体均呈现交替波动变化,但振幅各不相同。固相处速度为零,而固相间的缝隙处出现速度峰值,且各缝隙处振幅峰值沿y轴分布较为均衡。温度分布的轮廓图与二维空通道内相一致。多孔介质出口界面速度、压力和温度的平均值呈规律的交替波动变化。多孔介质中心界面处,速度、压力、温度的平均值分布总体依旧保持类正弦形状的波动变化,但压力和温度均出现了不同程度的非连续跳跃。 展开更多
关键词 多孔介质 格子boltzmann 方法 交变流动
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轻质热塑性复合片材浸渍过程中的格子Boltzmann方法模拟
14
作者 宗原 孙斌 戴干策 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第12期3545-3553,共9页
应用REV尺度的格子Boltzmann方法模拟了树脂沿轻质毡厚度方向的流动过程,考察了加压方式、载荷、温度、双钢带压机结构等对浸渍的影响,为浸渍速度和浸渍时间的预测提供了一种新方法。结果表明:与平板压机相比,双钢带压机通过施加高低交... 应用REV尺度的格子Boltzmann方法模拟了树脂沿轻质毡厚度方向的流动过程,考察了加压方式、载荷、温度、双钢带压机结构等对浸渍的影响,为浸渍速度和浸渍时间的预测提供了一种新方法。结果表明:与平板压机相比,双钢带压机通过施加高低交替的压力更能有效地浸渍轻质毡,缩短浸渍时间。另外发现,浸渍不仅与树脂最大浸渍速度有关,还取决于片材在高压区的停留时间。通过增加载荷或升高温度均可提高树脂最大速度,而片材在高压区的停留时间则对压机辊柱直径及载荷更为敏感,仅依靠调节钢带运行速度不能达到缩短浸渍时间的目的。 展开更多
关键词 格子boltzmann方法 轻质塑性复合片材 双钢带压机 浸渍
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基于格子Boltzmann方法的自由能密度模型
15
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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基于格子Boltzmann方法的液滴在圆柱壁面上运动过程研究
16
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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基于格子Boltzmann方法的非平衡气动加热算法
17
作者 邵庆 张赢 刘超峰 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期123-129,186,共7页
提出了一种新的Euler与Boltzmann方程结合的气动加热数值计算方法。该方法首先采用CFD软件中的FLUENT来获取三维复杂外形边界层外缘气动参数,通过可压缩格子Boltzmann方法(LBM)的微观非平衡粒子的流动和碰撞来模拟边界层中气体热流动过... 提出了一种新的Euler与Boltzmann方程结合的气动加热数值计算方法。该方法首先采用CFD软件中的FLUENT来获取三维复杂外形边界层外缘气动参数,通过可压缩格子Boltzmann方法(LBM)的微观非平衡粒子的流动和碰撞来模拟边界层中气体热流动过程,解决了工程方法和N-S方法的适用范围不足和计算效率低下的问题。在每个LBM的流动与碰撞的过程中通过更新密度分布函数来使得宏观的速度和温度计算得以耦合。同时,对热LBM模型还做了湍流比拟和改进来扩展其应用范围。最后,通过一组高超声速气动加热试验数据证明了该结合方案的正确性和有效性,并讨论了该结合方案较其它常用方法的优缺点。 展开更多
关键词 气动加 格子boltzmann方法 非平衡 高超声速
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基于格子Boltzmann方法的孔隙率对泡沫金属内相变材料融化传热的影响 被引量:3
18
作者 张岩琛 杲东彦 陈振乾 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期94-98,共5页
基于局部热非平衡条件在表征单元尺度上构建出双温度分布函数的格子Boltzmann方程,用该方程来表征泡沫金属骨架与相变材料融化传热的温度场,用密度分布函数演化方程来表征融化液相速度场.然后模拟了泡沫金属内相变材料融化界面位置随时... 基于局部热非平衡条件在表征单元尺度上构建出双温度分布函数的格子Boltzmann方程,用该方程来表征泡沫金属骨架与相变材料融化传热的温度场,用密度分布函数演化方程来表征融化液相速度场.然后模拟了泡沫金属内相变材料融化界面位置随时间的变化及金属骨架和相变材料的温度分布情况.模拟结果与其他文献的计算结果吻合较好.重点分析了泡沫金属孔隙率对相变材料融化传热的影响.结果表明,孔隙率的减少有利于增强金属骨架热传导换热的作用,但也会导致自然对流传热的降低及相变材料蓄热量的减少.因此在设计泡沫金属蓄热装置时,对于孔隙率的确定需要结合工程需求进行选择. 展开更多
关键词 格子boltzmann方法 泡沫金属 相变材料 固液相变
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基于格子Boltzmann方法的非饱和土体导热系数研究 被引量:3
19
作者 王鹏宇 王志良 +1 位作者 申林方 辛立斌 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期287-295,共9页
以非饱和土体为研究对象,通过四参数随机生长法(QSGS)对土体的微观结构重构。根据土体各相及相间的热传导方程,建立求解非饱和土体有效导热系数的数学模型。基于格子Boltzmann方法的D2Q4模型对该模型进行求解。研究结果表明:土体的有效... 以非饱和土体为研究对象,通过四参数随机生长法(QSGS)对土体的微观结构重构。根据土体各相及相间的热传导方程,建立求解非饱和土体有效导热系数的数学模型。基于格子Boltzmann方法的D2Q4模型对该模型进行求解。研究结果表明:土体的有效导热系数随饱和度的增加而增大,且冻土的变化幅度远大于未冻土。土体的有效导热系数随孔隙率的增加而减小,孔隙率较小时其下降速率较快。在土颗粒分布均匀、各向同性且孔隙率相等的情况下,土颗粒大小对土体有效导热系数的影响不显著。当片状土颗粒排列平行于传热方向时,其有效导热系数要大于排列垂直于传热方向的土体。 展开更多
关键词 传导 系数 微观结构 非饱和土体 格子boltzmann方法
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基于格子Boltzmann方法的荷电液滴蒸发及传热研究 被引量:1
20
作者 陈宁光 甘云华 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第12期4829-4839,共11页
固着液滴蒸发在各种应用中起着重要作用,然而数值模拟研究电场对蒸发液滴内部流动及传热影响还有待探索。结合相变和漏电介质模型提出了一个多松弛格子Boltzmann模型,并与实验结果进行了对比验证。运用该模型研究了电场对液滴蒸发过程... 固着液滴蒸发在各种应用中起着重要作用,然而数值模拟研究电场对蒸发液滴内部流动及传热影响还有待探索。结合相变和漏电介质模型提出了一个多松弛格子Boltzmann模型,并与实验结果进行了对比验证。运用该模型研究了电场对液滴蒸发过程的形态变化、电场力分布、流动和传热的影响。结果表明,液滴沿电场方向被拉伸,其高度随电毛细数(Ca_(E))的增加而增加,电场扩大了液滴的内部流动范围,使其流动更加均匀。当Ca_(E)=0.4时,Peclet数是无电场时的3.3倍,但相对于热传导,液滴的内部流动对温度分布没有显著影响。由于电场拉伸液滴,导致传热热阻增加,因此蒸发所需的时间增加。电场的作用是改变液滴几何形态,而接触线密度的增加才是影响平均热通量的主要原因。 展开更多
关键词 荷电液滴 蒸发 介尺度 蒸发速率 格子boltzmann方法
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