当前位置:主页 > 科技论文 > 动力论文 >

液桥重开过程的两相格子Boltzmann模型及计算

发布时间:2018-03-09 04:00

  本文选题:格子Boltzmann方法 切入点:两相流动 出处:《西安交通大学学报》2016年09期  论文类型:期刊论文


【摘要】:根据最近提出并发展的相场格子Boltzmann方法,建立了阻塞气道重开过程的不混溶两相流动模型和计算方法。基于自由能理论、引入指示函数对两相流体界面进行描述,指示函数的演化遵循Cahn-Hilliard方程,具有坚实的物理基础;通过压力分布函数对流场信息进行求解,可有效降低密度梯度离散所诱发的数值不稳定性;引入势能形式的界面张力项,与压力形式的相比可有效抑制界面处的假拟速度。应用该模型对液桥重开的两相流动过程进行了数值研究,并着重分析了毛细数对阻塞液桥演化过程的影响,结果表明,阻塞液桥的轴向厚度变化存在临界毛细数现象,当毛细数大于临界值时,阻塞液桥的轴向厚度随时间逐渐减小,最终发生破裂,实现气道的重开;利用该模型重现了无液滴和有液滴形成的两种气道重开现象,对比研究发现,在无液滴形成的气道重开过程中,壁面经历的压力变化更大。研究工作可为深入认识人体肺气道的生理病理机制、微通道内不混溶两相流体的流动规律提供一定的理论依据。
[Abstract]:Based on the recently proposed and developed phase field lattice Boltzmann method, an immiscible two-phase flow model and a computational method for re-opening of blocked airways are established. Based on the theory of free energy, an indicator function is introduced to describe the interface of the two-phase fluid. The evolution of the indicator function follows the Cahn-Hilliard equation and has a solid physical foundation; the numerical instability induced by density gradient discretization can be effectively reduced by solving the flow field information of the pressure distribution function; the interfacial tension term in the form of potential energy is introduced. Compared with the pressure form, the pseudo-pseudo velocity at the interface can be suppressed effectively. The numerical study on the two-phase flow process of the reopening of the liquid bridge is carried out by using the model, and the effect of the capillary number on the evolution process of the blocked liquid bridge is emphatically analyzed. The results show that, When the capillary number is greater than the critical value, the axial thickness of the clogged liquid bridge decreases gradually with time, and finally breaks down, realizing the re-opening of the airway. The model was used to reproduce the re-opening of two kinds of airways without droplets and droplets. The results of comparative study showed that in the course of re-opening of airways without droplets, The study can provide a theoretical basis for further understanding the physiological and pathological mechanism of human pulmonary duct and the flow law of immiscible two-phase fluid in microchannels.
【作者单位】: 西安交通大学能源与动力工程学院;
【基金】:国家自然科学基金资助项目(51176146,51506168) 中组部“千人计划”青年人才项目 西安交通大学青年拔尖人才支持计划
【分类号】:TK124

【参考文献】

相关期刊论文 前4条

1 王宁宁;刘海湖;张楚华;;基于格子Boltzmann方法的Rayleigh-Taylor两相不稳定流动研究[J];工程热物理学报;2016年01期

2 安红妍;张楚华;王宁宁;;基于格子Boltzmann方法的液液不混溶两相流动数值模拟[J];工程热物理学报;2014年01期

3 许世雄,Y T Chew,HTLow,计琳,吕岚;下呼吸道重开的生物流体力学研究:理论分析[J];水动力学研究与进展(A辑);2001年01期

4 许世雄,Y.T.Chew,H.T.Low,计琳,吕岚;下呼吸道重开的生物流体力学研究:实验模拟[J];生物物理学报;2000年02期

【共引文献】

相关期刊论文 前5条

1 王宁宁;刘海湖;张楚华;;液桥重开过程的两相格子Boltzmann模型及计算[J];西安交通大学学报;2016年09期

2 王宁宁;刘海湖;张楚华;;基于格子Boltzmann方法的Rayleigh-Taylor两相不稳定流动研究[J];工程热物理学报;2016年01期

3 杜艳珍;舒晓;张甲;;基于格子玻尔兹曼方法的多孔介质渗流模拟[J];石油化工应用;2014年04期

4 张小军;李晓阳;;OSAS力学机制研究及其进展[J];北京生物医学工程;2008年03期

5 许世雄,Y T Chew,HTLow,计琳,吕岚;下呼吸道重开的生物流体力学研究:理论分析[J];水动力学研究与进展(A辑);2001年01期

【二级参考文献】

相关期刊论文 前4条

1 安红妍;张楚华;王宁宁;;基于格子Boltzmann方法的液液不混溶两相流动数值模拟[J];工程热物理学报;2014年01期

2 孔轶华;张楚华;席光;王超;;耗散粒子动力学对颗粒沉降问题的研究[J];工程热物理学报;2008年01期

3 许世雄,Y.T.Chew,H.T.Low,计琳,吕岚;下呼吸道重开的生物流体力学研究:实验模拟[J];生物物理学报;2000年02期

4 聂小波,张忠珍,符鸿源,沈隆钧,王继海;瑞利-泰勒不稳定性的格子玻耳兹曼模拟[J];物理学报;1997年08期

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 孙成海,王保国,沈孟育;Adaptive Lattice Boltzmann Model for Compressible Flows[J];Tsinghua Science and Technology;2000年01期

2 ;Study on One-Dimensional Model of Traffic Flow with Stochastic Deceleration via Lattice Boltzmann Method[J];Journal of Shanghai University;2001年02期

3 张英魁 ,卢旭光;Boltzmann Equations with Quantum Effects (1):Long Time Behavior of Spatial Decay Solutions[J];Tsinghua Science and Technology;2002年03期

4 张英魁 ,卢旭光;Boltzmann Equations with Quantum Effects (2): Entropy Identity, Existence and Uniqueness of Spatial Decay Solutions[J];Tsinghua Science and Technology;2002年03期

5 吴波,郑楚光,阮剑,黄素逸;十三点格子Boltzmann模型仿真[J];工程热物理学报;2000年04期

6 孙成海;用格子Boltzmann模型模拟可压缩完全气体流动[J];计算物理;2000年04期

7 ;Lattice Boltzmann model for the perfect gas flows with near-vacuum region[J];Communications in Nonlinear Science & Numerical Simulation;2000年02期

8 张竹林;多组分介质的向前和向后Boltzmann方程等效性[J];淮南工业学院学报;2000年03期

9 晏一光,吴波,郑楚光;三维十五点格子Boltzmann模型仿真[J];工程热物理学报;2001年04期

10 ;Application of lattice Boltzmann scheme to nanofluids[J];Science in China(Series E:Technological Sciences);2004年02期

相关会议论文 前10条

1 Yu CHEN;Shulong TENG;Hirotada OHASHI;;On the Lattice Boltzmann Modeling of Multi-Phase Flows[A];Genetic Algorithm and Its Application to Physics, Life Science and Engineering--Proceedings of CCAST (World Laboratory) Workshop[C];1999年

2 冯士德;;多种粒子相耦合的格子Boltzmann模型[A];“力学2000”学术大会论文集[C];2000年

3 冯士德;;多组份流体的格子模型Boltzmann[A];第十四届全国水动力学研讨会文集[C];2000年

4 梁宏;施保昌;;基于相场理论的不可压格子Boltzmann两相流模型及其应用[A];第十六届全国流体力学数值方法研讨会2013论文集[C];2013年

5 丁丽霞;施卫平;郑海成;;格子Boltzmann方法模拟圆腔流[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年

6 李志辉;方明;唐少强;;气体运动论统一算法与DSMC方法描述Boltzmann方程的一致性研究[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年

7 谭玲燕;李秀文;李伟杰;;用Lattice Boltzmann方法模拟腔体内搅动流体[A];第十六届全国流体力学数值方法研讨会2013论文集[C];2013年

8 李志辉;彭傲平;张涵信;;求解Boltzmann模型方程的高性能并行计算方法研究[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

9 冯士德;毛江玉;任荣彩;;格子Boltzmann数值流体力学[A];钱学森技术科学思想与力学论文集[C];2001年

10 彭傲平;李志辉;吴俊林;;求解Boltzmann模型方程的气体运动论隐式格式及应用研究[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

相关博士学位论文 前10条

1 李元;格子Boltzmann方法的应用研究[D];中国科学技术大学;2009年

2 胡安杰;多相流动格子Boltzmann方法研究[D];重庆大学;2015年

3 刘克同;新型格子Boltzmann流固耦合算法研究及其在桥梁风工程中的应用[D];哈尔滨工业大学;2015年

4 毛煜东;微纳尺度传热问题的理论分析和格子Boltzmann数值模拟[D];山东大学;2015年

5 刘智翔;改进的格子Boltzmann方法研究及大规模并行计算[D];上海大学;2014年

6 谢海琼;基于格子Boltzmann方法模拟热毛细对流[D];重庆大学;2015年

7 尹显利;弹性波方程的格子Boltzmann方法研究[D];吉林大学;2016年

8 罗忠贤;联合格子Boltzmann方法和X-ray CT成像技术研究开级配沥青混合料中水的输运规律[D];西南交通大学;2015年

9 刘超峰;微气体表面粗糙效应的格子Boltzmann模拟[D];复旦大学;2008年

10 杜睿;不可压多松弛格子Boltzmann方法的研究及其应用[D];华中科技大学;2007年

相关硕士学位论文 前10条

1 叶丽娜;基于格子Boltzmann模型的Kuramoto-Sivashinsky方程的数值模拟研究[D];吉林大学;2011年

2 郭宇隆;基于格子Boltzmann方法的气液混合流体模拟[D];华南理工大学;2015年

3 伍祥超;格子Boltzmann方法在流体流动及传热中的应用研究[D];昆明理工大学;2015年

4 郭槛菲;格子Boltzmann方法在气固两相流中的应用研究[D];山东大学;2015年

5 韩文骥;适合飞溅流动的格子Boltzmann方法数值研究[D];中国舰船研究院;2015年

6 周训;单气泡沿过热曲面运动的格子Boltzmann方法模拟[D];大连理工大学;2015年

7 薛福;基于格子Boltzmann方法的饱和土壤渗流与传热数值研究[D];大连理工大学;2015年

8 罗丰;基于Boltzmann方程的一致气体动力学格式对连续稀薄气体流动的数值模拟的研究[D];湘潭大学;2015年

9 冯笑含;基于Boltzmann的煤层微孔道气体流动规律研究[D];东北石油大学;2015年

10 王朝冰;基于格子Boltzmann方法的毛细管节流特性研究[D];大连海事大学;2016年



本文编号:1586864

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/dongligc/1586864.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户5f14b***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com