多孔介质内流动传热及驱替过程的MRT-LB数值模拟研究

发布时间：2024-12-31 22:31

　　多孔介质内的流体流动与换热现象有着广泛的应用,如常见于核反应堆安全设计、物品干燥、核废料处理、电子器件冷却、颗粒堆积床中的放热化学反应等等的具有内热源的多孔介质中的流动传热过程;如常见于地表层内的石油开采、CO2的地表封存、复合材料的成型等的多孔介质内的驱替过程。格子玻尔兹曼方法(LBM)是以介观尺度模型为基础建立的一种数值模拟方法,近年来飞速发展并在流体建模与数值模拟研究中起着不可或缺的作用,该方法有别与传统数值模拟方法,是以介观动理学理论为基础,物理背景清晰,具有天然并行特性,算法简单易于实现等优势。本文采用多弛豫时间格子玻尔兹曼(Multiple-Relaxation-Time Lattice Boltzmann,MRT-LB)方法对具有底部热源的多孔介质方腔内的自然对流与传热问题和多孔介质内的两相驱替流动过程进行了数值研究,主要研究结论如下:首先,本文采用单相MRT-LBM分别模拟了多孔介质方腔内单热源和双热源的自然对流现象。在单热源情况下,分别讨论了底部热源宽度、高度、横向位移对方腔内流动换热的影响;在双热源情况下讨论了底部热源间距对流动换热的影响。研究结果表明,随着热源宽度的...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．１－２．３给出了不同维度下的格子Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ模型的速度离散方向图，在??ＤｎＱｍ中，ｄ为空间维度，ｍ为在确定的空间维度下，格子离散速度的总个数

第２章格子Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ方法介绍??度和密度。为了能够保证演化方程可以准确的回归到宏观方程，质量和动量都能??守恒，平衡态分布函数要满足以下关系：??［ＹＪ卜?ｐ??＜?Ｙｊｆｒｅｉ＾ｐｕ?（２．２〇）??Ｐ（ｕｕ?＋?ｃ］ｌ）??图２．１－２．３给出了不同维度下的格子Ｂｏｌ....

图２．３三维格子结构??不同的格子结构，相应的格子声速，格子离散速度和权重系数也会有不同的??

第２章格子Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ方法介绍??ｅｌ２?ｅｌ３??（ａ）?Ｄ３Ｑ１５?（ｂ）?Ｄ３Ｑ１９??图２．３三维格子结构??不同的格子结构，相应的格子声速，格子离散速度和权重系数也会有不同的??形式。不同模型的格子离散速度形式如下所示：??Ｄ１Ｑ２：?ｅ?＝?［＼?－１］，?Ｄ１....

图２．４高阶各向同性速度分布示意图??表２．２高阶各向同性权重系数表??

?第２章格子Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ方法介绍???Ｐ?＝?ｃ－?〇－ｄ０）ｐ＋＇ｊＧ＾（ｐ）?（２．４１）??Ｖ函数的选取在ＳＣ模型中至关重要，Ｓｈａｎ和Ｃｈｅｎ给出的势函数为指数形式??＝?但是在静止的气泡和液滴的模拟计算时，虚假的速度会出现??在两相界面处，后来Ｓｈａｎ－Ｃｈｅｎ发....

图２．６管内流动模型图??

?第２章格子Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ方法介绍???应的格子物理量为ｔ／ＬＢ，丄ＬＢ，ＣＳ，?＾ＬＢ和／ＬＢ。图２．６为管内流动模型图，雷诺??数Ｒｅ为描述其流动的主要特征数，其定义式为：??Ｒｅ?＝?—?（２．４４）??Ｖ??Ｙ??＼??Ｕ?）?Ｌ??ＺＪ＿＿＿??Ｘ??图２．６管内流....

本文编号：4021632