实现格子Boltzmann模拟中压力边界的新方法

来源 :中国工程热物理学会2004年传热传质学学术会议 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xumeg
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格子Boltzmann方法是目前国内外计算流体力学(CFD)研究的热点之一.它具有并行效率高,边界处理简单等特点.在LBM的研究和应用中,压力边界处理是一个重要问题.本文提出一种新的用于LBM中压力边界的处理办法,并通过模拟二维Poiseuille流动,验证了其有效性和准确性.
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通过大量的实验研究了环路热管(Loop Heat Pipe,简称LHP)的工作不稳定性.实验结果显示,对于蒸发器充满液体的小热载荷下启动情形,毛细芯内部容易发生工质蒸发现象.芯内蒸发会引起环路热管的运行不稳定,实验中观察到了包括芯内蒸发、冷凝器入口的温度波动和倒流平衡等现象.本文描述并解释了小热载荷和大热载荷下发生的温度波动现象,以及小启动热载荷下的倒流平衡现象.并得出结论:上述不稳定现象最终都会
本文对分散型固液两相混合物层流管流中非均匀剪切力场导致的微对流现象以及由引引起的导热系数增强效应作了机理和影响因素分析,提出了除速度分布、颗粒浓度和粒径以外,颗粒形状、粒径发布,壁面热流方向、颗粒表面性质及其与载流介质之间的相容性等影响因素.模拟计算表明,因微对流导致的对流换热强化与流体在管壁面上的表观导热系数强化化具有相同的数量.
本文对于微通道内稀薄气体二维可压缩滑移流动建立了数学模型,采用连续介质流动控制方程与壁面速度滑移和温度跳跃边界条件相组合描述该问题,并利用SIMPLE算法求解,所得结果与文献进行了对比,在相同条件下得到了较高的一致性.文中利用该计算模型的计算结果分析了气体的可压缩性和稀薄性对微通道气体流动的影响,并简要分析了其原因.
本文采用新兴的数值计算方法,格子玻尔兹曼方法(LBM),模拟研究小时间尺度下的布朗运动.文章报道了布朗颗粒启动过程中的压力场反常现象,并解释了原因,本文还在此基础上探讨了结构限制对布朗运动的影响.
本文建立了测量自研低温O/W(石蜡/水)相变乳状液流动性能实验台,对相变材料-石蜡(十四烷)30﹪质量配比的相变乳状液流动稳定重复性、层流状态下的单管内摩擦阻力系数及其输运(泵耗)性能进行了分析.结果表明:该材料流动稳定重复性较好;相同换热量下泵耗比水小.
本文对螺旋管内超临界压力下水在发展段的层流混和对流换热进行了数值研究,参数范围为:P=23Mpa,螺距λ=0~0.3、曲率δ=0.1、入口Gr数Gr=0~5×10、入口Re数De=200~500.分析了这些参数对流动和换热的影响,发现超临界压力下,物性的剧烈变化在垂直流动方向引起了很强的二次流,同时弯管中向心力也造成了很强的二次流.和相同尺寸直管相比,二次流的存在大大强化了换热,但是同时也增加了阻
本文以Bregman距离作为正则化泛函,建立了多宗量瞬态传热反演的一种求解模式,可对导热系数和边界件等进行联合识别.时域上采用精细算法进行离散,并应用同伦算法进行求解.对信息的测量误差和初值选取作了初步探讨,数值验证取得了满意的结果.
本文应用标准κ-ε湍流模型对流速比VR=0.5,1,2,4的定常、主流脉动以及主流射流都有脉动的横向射流进行数值模拟分析.射流流体以30度角度射入主流,脉动流体由恒定流速和正弦振动的分量叠加而成.考察了脉动性对横向射流的流速、温度场、压力场、紊动能的影响,分析了主流管内的CVP的形成.
本文在涡轮叶片超级冷却技术机理研究的基础上,设计加工了带冷却通道的两种涡轮叶片冷却试验件,超级冷却试验件和粗糙肋试验件;主要对旋转条件下基于热驱动理论的超级冷却技术进行实验研究,从而得出在离心力场下带有冷却通道的热驱动换热规律;同时在旋转条件下对粗糙肋试验件也进行实验研究并得出换热规律;最后对两种冷却效果进行对比,通过实验分析比较可知,超级冷却结构换热效果较好.
本文对空气在竖直圆管中的湍流混合对流换热进行了实验研究的数值模拟,并对异种气体(氦气)对混合对流换热的影响进行了初步的实验研究.研究发现,空气在竖直圆管中向上流动时,随着热流密度的不断增大,出现换热恶化现象.如果浮升力足够大,则换热效果在降到最低点后又好转.在实验过程中,由于实验条件所限没有发现异种气体对混合对流换热有显著的影响.