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声波衰减的格子-Boltzmann方法模拟 被引量:11
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作者 王勇 何雅玲 +2 位作者 刘迎文 黄竞 童长青 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期5-8,共4页
采用格子-Boltzmann方法分别模拟了一维及二维通道内平面声波的衰减过程.模拟中,声源给定速度及密度,出口采用出口边界条件.一维模型下,y方向采用周期性边界条件;二维模型下,y方向采用无滑移边界条件.模拟结果表明:在介质黏性以及壁面摩... 采用格子-Boltzmann方法分别模拟了一维及二维通道内平面声波的衰减过程.模拟中,声源给定速度及密度,出口采用出口边界条件.一维模型下,y方向采用周期性边界条件;二维模型下,y方向采用无滑移边界条件.模拟结果表明:在介质黏性以及壁面摩擦(仅二维)的作用下,声波沿着传播方向逐渐衰减,速度振幅及密度振幅越来越小,压力梯度呈负指数形式减小;随着波长的增大或介质黏度的减小,声波的衰减减缓,压力梯度越小.模拟获得的速度分布、压力梯度分布以及衰减系数与理论值吻合良好.最后,给出了声源的激发声压级. 展开更多
关键词 格子-boltzmann 声波 衰减
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封闭方腔自然对流的格子-Boltzmann方法动态模拟 被引量:8
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作者 童长青 何雅玲 +1 位作者 王勇 刘迎文 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期32-36,共5页
以压力分布函数和内能密度分布函数为基本演化变量,构建了一个新的不可压缩的双分布函数热格子-Boltzmann模型.对封闭方腔内自然对流进行数值分析的结果表明,该模型可以克服原模型的可压缩效应,并在一定程度上提高了计算结果的数值精度... 以压力分布函数和内能密度分布函数为基本演化变量,构建了一个新的不可压缩的双分布函数热格子-Boltzmann模型.对封闭方腔内自然对流进行数值分析的结果表明,该模型可以克服原模型的可压缩效应,并在一定程度上提高了计算结果的数值精度.以此模型动态模拟封闭方腔自然对流的形成和演化过程的结果表明:Ra越大,流场的演化越复杂,稳定状态下方腔内涡的数量越多,高低温壁面附近的换热越强烈,压强逐渐呈现出中心低,上、下壁面附近高的对称分布. 展开更多
关键词 格子-boltzmann 自然对流 动态模拟
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二维平板通道中流动与传热的格子-Boltzmann模拟 被引量:3
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作者 唐桂华 何雅玲 +1 位作者 伍华荣 陶文铨 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第6期995-997,共3页
格子-Boltzmann数值模拟方法(LBM),在最近十几年来得到迅速发展。本文发展了LBM的流动与传热模型,并对二维平板通道中的流动与传热进行了模拟,采用密度分布函数得到速度场,用单独的内能分布函数得到温度场,并与传统FVM方法所得到的多个... 格子-Boltzmann数值模拟方法(LBM),在最近十几年来得到迅速发展。本文发展了LBM的流动与传热模型,并对二维平板通道中的流动与传热进行了模拟,采用密度分布函数得到速度场,用单独的内能分布函数得到温度场,并与传统FVM方法所得到的多个特征量结果进行了比较,模拟结果与FVM解均吻合很好。鉴于LBM边界条件处理简单和易于实施等特点,该方法可望成为求解流动与传热的一种有效数值模拟手段。 展开更多
关键词 格子-boltzmann 对流传热 数值模拟
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格子-Boltzmann方法模拟多孔介质内自然对流蓄热过程 被引量:1
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作者 万斌 罗成龙 《南昌大学学报(工科版)》 CAS 2012年第2期165-167,171,共4页
以在高温热量存储、太阳能利用和建筑节能中有着广泛应用的多孔蓄热装置为研究对象,基于格子-Boltzmann方法(LBM)的基本原理,建立表征体元尺度(REV)上多孔介质自然对流的热流耦合方程,对多孔介质区域内的定温加热过程进行数值计算,探索... 以在高温热量存储、太阳能利用和建筑节能中有着广泛应用的多孔蓄热装置为研究对象,基于格子-Boltzmann方法(LBM)的基本原理,建立表征体元尺度(REV)上多孔介质自然对流的热流耦合方程,对多孔介质区域内的定温加热过程进行数值计算,探索了蓄热装置工作效果与多孔介质材料和内部流体特性的关系。分析获得了多孔介质渗透率和工质热膨胀率增大对多孔介质蓄热的强化作用,以及强自然对流作用下温度场分布所出现的不均匀特性。 展开更多
关键词 多孔介质 表征体元尺度 格子-boltzmann 自然对流
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多孔介质模型镁合金流变铸轧LBM模拟 被引量:1
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作者 张莹 马强 +1 位作者 陈杨华 倪泽联 《材料科学与工艺》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期117-122,共6页
根据REV尺度多孔介质格子-Boltzmann方法基本理论,建立求解高固相率半固态浆料渗流过程的热流耦合数值模型.应用模型对变孔隙率Poiseuille流动及纯扩散凝固进行模拟.LBM模拟结果与有限差分模拟吻合.分析了压差作用下浆料在平板间渗流冷... 根据REV尺度多孔介质格子-Boltzmann方法基本理论,建立求解高固相率半固态浆料渗流过程的热流耦合数值模型.应用模型对变孔隙率Poiseuille流动及纯扩散凝固进行模拟.LBM模拟结果与有限差分模拟吻合.分析了压差作用下浆料在平板间渗流冷却与热流耦合过程.模拟结果表明浆料渗流速度随温度降低而减慢,相同时刻下凝固潜热较大的浆料渗流Re数高.利用提出的模型初步探索了AZ91D镁合金半固态流变铸轧过程的热流场分布. 展开更多
关键词 多孔介质 半固态 热流耦合
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振荡流共轭换热格子—Boltzmann模拟
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作者 孟繁孔 李志信 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期1019-1021,共3页
振荡流共轭换热现象广泛存在于热声热机等工程应用中。基于双分布格子-Boltzmann模型,对平行平板间振荡流共轭换热进行了数值模拟。通过假定共轭界面处流体和固体的未知内能分布函数均为对应的平衡态滑移修正格式,提出了一种处理共轭换... 振荡流共轭换热现象广泛存在于热声热机等工程应用中。基于双分布格子-Boltzmann模型,对平行平板间振荡流共轭换热进行了数值模拟。通过假定共轭界面处流体和固体的未知内能分布函数均为对应的平衡态滑移修正格式,提出了一种处理共轭换热边界的新方法。模拟结果表明,该方法可以保证共轭界面上温度连续和热流连续.分析了不同流体与固体导热系数比情况下振荡流共轭换热的速度场、温度场以及热流分布的特点。 展开更多
关键词 格子-boltzmann 方法 振荡流 共轭换热
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氯离子在混凝土内扩散的数值模拟
7
作者 杨元凯 何新婷 王沫然 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期1568-1571,共4页
对于长期处于海水环境的钢筋混凝土结构,海水中的氯离子会扩散侵入混凝土引起钢筋腐蚀,使钢筋混凝土结构的使用寿命缩短。本文提出了基于自生长的水化模型重构混凝土的微结构,采用格子-Boltzmann方法模拟氯离子在混凝土微结构中的扩散... 对于长期处于海水环境的钢筋混凝土结构,海水中的氯离子会扩散侵入混凝土引起钢筋腐蚀,使钢筋混凝土结构的使用寿命缩短。本文提出了基于自生长的水化模型重构混凝土的微结构,采用格子-Boltzmann方法模拟氯离子在混凝土微结构中的扩散行为。模拟结果表明:若混凝土的水灰比降低、水化程度增加,氯离子在混凝土内的等效扩散系数下降。当双电层的尺度与孔隙尺度相当时,电动效应不可忽略,由于混凝土孔隙壁面带负电,会阻碍氯离子进入孔隙内部。本研究有助于对海洋中混凝土结构的保护,提高耐久性。 展开更多
关键词 离子扩散 混凝土微结构 格子-boltzmann 电动效应
原文传递
梯度磁场下磁流体三维结构的格子-Boltzmann方法模拟
8
作者 李强 宣益民 张乐莹 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期316-318,共3页
考虑磁性颗粒受到的各种内力与外力包括重力、布朗力、van der Waals力、磁偶极-偶极作用力以及外磁场作用力,建立了描述磁流体结构的两相格子-Boltzmann三维模型,对外加梯度磁场条件下磁流体的介观结构进行了模拟.模拟结果表明:外加... 考虑磁性颗粒受到的各种内力与外力包括重力、布朗力、van der Waals力、磁偶极-偶极作用力以及外磁场作用力,建立了描述磁流体结构的两相格子-Boltzmann三维模型,对外加梯度磁场条件下磁流体的介观结构进行了模拟.模拟结果表明:外加梯度磁场时磁流体粒子沿梯度方向聚集并出现分层现象,且随时间推移和外加磁场增大,分层现象越来越明显. 展开更多
关键词 磁流体 格子-boltzmann 三维 梯度磁场
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储层岩石孔隙尺度的数字化表征
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作者 张兆谦 《石油工业计算机应用》 2011年第3期19-22,共4页
流体的渗流是一种十分常见的自然现象,在许多工程领域都有应用,如化学工程、地下资源开采、农田水利、地下土壤污染防治等。石油工业领域中,人们关注油或油水在储层岩石这种孔隙介质中的流动。本文采用数值模拟的方法,用格子-Boltzmann... 流体的渗流是一种十分常见的自然现象,在许多工程领域都有应用,如化学工程、地下资源开采、农田水利、地下土壤污染防治等。石油工业领域中,人们关注油或油水在储层岩石这种孔隙介质中的流动。本文采用数值模拟的方法,用格子-Boltzmann这一计算流体流动的数值方法计算毫米尺度的数字岩心的渗透率。同时本文研究了如何用各种方法得到三维数字化岩心,其中包括用实际岩心铸体薄片结合多点地质统计学的方法得到三维数字岩心。由于用多点地质统计方法得到的三维数字岩心可以更有效的发现长程的连通孔隙,因此计算的渗透率更加准确,同时将计算的结果与实际岩石物理实验的结果进行了对比。 展开更多
关键词 格子-boltzmann 数字岩心 多点地质统计学 渗透率
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格子—BOLTZMANN方法非均分网格的实施 被引量:4
10
作者 李明秀 陶文铨 +1 位作者 何雅玲 王秋旺 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第1期73-75,共3页
本文提出了格子-Boltzmann方法的一种新的插值算法,使得网格划分与微观粒子运动方向相分离;用该方法 模拟了后台阶通道内的突扩流动和二维极坐标下的空腔流。所得结果与传统方法吻合良好,证明了该方法的可行性。
关键词 格子-boltzmann方法 非均匀网格 极坐标 插值算法 空腔流
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基于格子Boltzmann方法的低雷诺数四圆柱绕流流动模式与受力特性模拟 被引量:6
11
作者 龚志军 杨佼 +1 位作者 武文斐 李保卫 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期52-56,171-172,共5页
利用格子Boltzmann方法模拟了雷诺数为100时,均匀来流条件下的二维菱形排布的四柱绕流现象,得到了不同柱间距比下的绕流流动模式及阻力变化规律。结果表明:圆柱互扰效应与柱间距比有关,当L/D≤1.2时为单钝体模式,圆柱互扰效应以临近效... 利用格子Boltzmann方法模拟了雷诺数为100时,均匀来流条件下的二维菱形排布的四柱绕流现象,得到了不同柱间距比下的绕流流动模式及阻力变化规律。结果表明:圆柱互扰效应与柱间距比有关,当L/D≤1.2时为单钝体模式,圆柱互扰效应以临近效应为主;当1.2<L/D≤3.5时为间隙流模式,互扰效应以临近效应和剪切层干扰为主;当3.5<L/D≤5.0时为涡冲击模式,且存在一个临界间距比(L/D=3.5)使得此时柱群尾涡最复杂,各圆柱的阻力系数在此时达到极小值。 展开更多
关键词 格子-boltzmann方法 菱形排布 间距比 流动模式 受力特性
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格子-Boltzmann方法模拟霜结晶生长 被引量:6
12
作者 龚建英 孙金绢 李国君 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期10-13,28,共5页
为了研究冷壁面上霜结晶的生长过程以及各参数的变化规律,利用格子-Boltzmann方法(LBM)方法,建立一个二维介观模型,实验验证了模型的可靠性,分析了霜层温度变化和密度增长规律,并直观模拟出霜结晶凝聚变化过程。结果表明:霜层表面温度... 为了研究冷壁面上霜结晶的生长过程以及各参数的变化规律,利用格子-Boltzmann方法(LBM)方法,建立一个二维介观模型,实验验证了模型的可靠性,分析了霜层温度变化和密度增长规律,并直观模拟出霜结晶凝聚变化过程。结果表明:霜层表面温度在早期阶段迅速增加,但增加率随着结霜时间增加而减小;霜层内部温度随霜层厚度的增加呈线性增长;霜层平均密度随结霜时间增加呈现出先慢后快的规律;随着结霜过程的进行,由于越往上,霜晶体积分数越小,导致霜层内部密度随霜层厚度的上升而减小。 展开更多
关键词 格子-boltzmann方法 冷壁面 霜结晶
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微尺度电渗混合强化的数值研究 被引量:5
13
作者 唐桂华 王斐斐 +1 位作者 毕成 陶文铨 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第10期1721-1723,共3页
应用统一的格子-Boltzmann模型对微尺度平板均匀通道、壁面粗糙元通道、壁面非均匀非对称电势分布以及壁面非均匀对称电势分布四类通道中电渗驱动流的外加电场分布、溶液电势分布、流场以及混合物浓度在同一框架内进行了数值模拟.数值... 应用统一的格子-Boltzmann模型对微尺度平板均匀通道、壁面粗糙元通道、壁面非均匀非对称电势分布以及壁面非均匀对称电势分布四类通道中电渗驱动流的外加电场分布、溶液电势分布、流场以及混合物浓度在同一框架内进行了数值模拟.数值分析表明:与平板均匀通道相比,三类强化通道都能在一定程度上强化电渗混合,但是由于流动阻力增加,混合时间的延长对混合强化的作用不可忽略。所研究的三类强化通道中,壁面布置粗糙元通道能够在增加混合时间较小的前提下,获得较高的混合强度。 展开更多
关键词 微尺度 电渗 混合 格子-boltzmann方法
原文传递
纳米流体流动与传热过程的LBM并行计算 被引量:4
14
作者 李强 余凯 宣益民 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期631-634,644,共5页
建立了描述纳米流体流动与传热过程的格子-Boltzmann模型,针对格子-Boltzmann方法(LBM)高度并行性的特点,用消息传递机制实现了平板间纳米流体流动与传热过程的LBM并行计算,分析了处理器数目与区域分解模式对计算效率的影响。结果表明,... 建立了描述纳米流体流动与传热过程的格子-Boltzmann模型,针对格子-Boltzmann方法(LBM)高度并行性的特点,用消息传递机制实现了平板间纳米流体流动与传热过程的LBM并行计算,分析了处理器数目与区域分解模式对计算效率的影响。结果表明,纳米粒子的微运动强化了流体与壁面以及流体内部的换热过程,LBM并行计算方法应用于纳米流体流动传热计算能够提高计算效率。 展开更多
关键词 格子-boltzmann方法 纳米流体 并行计算 消息传递机制
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二维Rayleigh-Bénard对流的插值格子-Boltzmann方法模拟研究 被引量:3
15
作者 王勇 何雅玲 +1 位作者 童长青 刘迎文 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期313-315,共3页
本文采用插值格子-Boltzmann方法对较大Ra数范围下的二维Rayleigh-Bénard对流进行了模拟研究.模拟中针对不同的Ra数,采用不同的插值比.模拟获得了系统的最大垂直方向速度分量随时间的变化规律、系统的流线以及等温线分布、Nu数... 本文采用插值格子-Boltzmann方法对较大Ra数范围下的二维Rayleigh-Bénard对流进行了模拟研究.模拟中针对不同的Ra数,采用不同的插值比.模拟获得了系统的最大垂直方向速度分量随时间的变化规律、系统的流线以及等温线分布、Nu数与Ra数的变化规律以及壁面附近水平截面平均温度的分布.模拟结果与相关文献数据傲了对比,相互吻合良好. 展开更多
关键词 格子-boltzmann方法 插值 Rayleigh—Bénard对流
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纳米流体Rayleigh-Bénard细胞流的格子-Boltzmann模拟 被引量:4
16
作者 陆规 段远源 王晓东 《热科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2013年第1期1-7,共7页
采用热格子-Boltzmann方法,对两平行平板间纳米流体的Rayleigh-Bénard细胞流现象及其影响因素进行数值模拟研究,模型计算结果与方腔内纳米流体的自然对流实验结果吻合较好。讨论了纳米颗粒种类(Al2O3、Cu和SiO2)、体积分数(1%~4%... 采用热格子-Boltzmann方法,对两平行平板间纳米流体的Rayleigh-Bénard细胞流现象及其影响因素进行数值模拟研究,模型计算结果与方腔内纳米流体的自然对流实验结果吻合较好。讨论了纳米颗粒种类(Al2O3、Cu和SiO2)、体积分数(1%~4%)等因素对细胞流流动和传热的影响。研究发现平板间纳米流体的Rayleigh-Bénard细胞流的流动和传热行为明显异于纯流体,同时发现纳米流体的热导率、黏度和颗粒的热运动共同决定细胞流的流场和温度场分布的规律:热导率越大、布朗运动的越强,会减小流体温度的非均匀性,削弱对流作用,使其细胞流对涡个数减小;黏度增大也会抑制细胞流的发展。 展开更多
关键词 格子-boltzmann模拟 Rayleigh-Bénard细胞流 对涡 纳米流体
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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
17
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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PEMFC阴极催化层的LBM模拟 被引量:2
18
作者 陈黎 栾辉宝 陶文铨 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2009年第9期794-797,共4页
采用格子-Boltzmann方法(LBM)直接从介观层次数值模拟了质子交换膜燃料电池(PEMFC)阴极催化层的传质和电化学反应过程。开发了二维程序;为了验证所编程序的正确性,建立了一个理想的二维规则模型,模拟得到的极化曲线和已有文献的极化曲... 采用格子-Boltzmann方法(LBM)直接从介观层次数值模拟了质子交换膜燃料电池(PEMFC)阴极催化层的传质和电化学反应过程。开发了二维程序;为了验证所编程序的正确性,建立了一个理想的二维规则模型,模拟得到的极化曲线和已有文献的极化曲线吻合较好。处理PEMFC阴极催化层的电镜扫描图得到了二维实际计算模型,应用LBM模拟得到了二维的O2浓度和电势分布。表明LBM是一有效的分析PEMFC阴极催化层中传递和电化学反应过程的数值模拟方法。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 阴极催化层 格子-boltzmann方法 介观模拟
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微通道气体流动的格子-Boltzmann法模拟 被引量:2
19
作者 马斌 雷树业 +1 位作者 郝锦志 卢秋敏 《广西师范大学学报(自然科学版)》 CAS 2003年第2期20-24,共5页
格子-Boltzmann方法的迅速发展为计算流体力学提供了一种强有力的工具.结合"贴壁层"的理论对格子-Boltzmann方程在微槽道流动中的应用进行探索,对Kn数跨越速度滑移区和过渡区的若3个微通道中的气体流体进行了模拟,给出了通道... 格子-Boltzmann方法的迅速发展为计算流体力学提供了一种强有力的工具.结合"贴壁层"的理论对格子-Boltzmann方程在微槽道流动中的应用进行探索,对Kn数跨越速度滑移区和过渡区的若3个微通道中的气体流体进行了模拟,给出了通道内速度、压力、局部阻力系数的变化曲线,并和同条件下用不考虑滑移的计算结果和文献给出的理论结果进行了对比,结果表明和文献给出的理论结果吻合得很好. 展开更多
关键词 微通道流动 气体流动 格子-boltzmann 计算流体力学模拟 速度 压力 局部阻力系数
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毛细管内多相脉动流动的格子-Boltzmann模拟 被引量:3
20
作者 马强 张莹 +2 位作者 曾建邦 韩婧潇 贾国瑞 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期3101-3108,共8页
基于伪势模型理论,建立毛细管内汽液两相工质脉动流动的等温格子-Boltzmann模型。将利用该模型取得的静态液滴形态以及表面张力、大空间和窄空间内气泡浮升运动时的形态模拟结果与文献的研究结果进行对比,验证了模型的可靠性。对毛细管... 基于伪势模型理论,建立毛细管内汽液两相工质脉动流动的等温格子-Boltzmann模型。将利用该模型取得的静态液滴形态以及表面张力、大空间和窄空间内气泡浮升运动时的形态模拟结果与文献的研究结果进行对比,验证了模型的可靠性。对毛细管内泡状流和柱塞流两种流型在边界正弦压力波作用下绝热脉动流动情况进行了数值模拟。通过模拟研究了毛细管内不同压力波振幅下液相Reynolds数和气泡位移幅度周期性变化规律;获得了汽液界面形态在脉动过程中的变化;观察到在边界液相速度方向发生改变时,边界附近区域的Reynolds数振荡现象;分析了重力对脉动运动过程的影响。模拟结果为分析以毛细管为主要构件的脉动热管内汽液两相工质的工作过程提供了一定依据。 展开更多
关键词 格子-boltzmann脉动热管 毛细管 脉动流动 多相流
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