基于格子Boltzmann方法在多孔介质内流动的模拟研究

发布时间：2020-12-04 12:59

　　回路热管是一种典型的毛细力驱动两相流装置,能够高效的进行冷量传输,自应用于航空航天领域以来就备受重视。蒸发器中的毛细芯是回路热管的重要动力来源及核心组成部分,毛细极限很大程度上影响着热管的传热极限。近年来飞速发展的3D打印技术十分适合内部具有复杂多孔结构的毛细芯的制造。3D打印毛细芯与工程常用的烧结毛细芯相比,孔隙大小规则可控,使多孔介质结构得到简化,在设计和研究毛细芯性能等方面有很大优势。国内外的学者们对多孔介质的研究主要分为三种方法:实验研究、解析计算研究、数值模拟研究。其中,数值模拟研究虽然发展历史较短,但受到各领域的广泛关注,发展迅速。相较另外两种方法,它具有不易受环境影响、适合机理研究、成本低等优点。对于孔隙尺度上多孔介质的研究,近二十多年发展起来的格子Boltzmann方法具有介观粒子背景,在模拟复杂边界、复杂流动方面有独特优势,克服了传统数值模拟方法的许多不足。基于以上考虑,本文以一个3D打印钛合金毛细芯为模型,选用了格子Boltzmann方法对毛细流动的基本问题进行研究。本文的工作主要包括毛细通道的数值模拟和3D打印钛合金毛细芯实验研究两部分。首先,本文针对算选用的格子... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所)上海市

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

流动区域按Kn数的划分Figure2.1DivisionoftheflowareabyKnnumber

（b）D3Q15 模型图 2. 2 本文主要采用的两种 DnQb 模型Two kinds of DnQb models mainly used D2Q9 模型速度离散的 9 个方向，这 (0, 0) cos 1 ,sin 1 2 2 cos 2 1 ,sin 2 1 4 4 c i i ic i i i 为格子步长， 为时间步长。通常， = = ，所以，一般有 = 1。式（粒子停留在原地，其余的粒子都以大

式边界处理方法，因此下文主要以 D2Q。微观粒子的运动规则出发，通过边界上性质来得到边界节点上的未知分布函数式，它无需繁复的数学推导及公式求解模拟中主要用到的反弹格式和周期性边单、直观地实现多种速度边界条件，适界的流动问题，如多孔介质流动、曲边界条件，主要包括标准反弹格式、半步指在静止的固体边界上，对这一个时间时间步作回弹处理，使其沿原运动方向.3 是标准反弹格式的示意图。

【参考文献】：
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本文编号：2897649