过渡区微尺度流动的有效黏性多松弛系数格子Boltzmann模拟

发布时间：2018-04-04 07:18

  本文选题：微尺度流动　切入点：过渡区　出处：《物理学报》2016年01期

【摘要】：为提高采用二维九速离散速度模型的格子Boltzmann方法 (LBM)模拟微尺度流动中非线性现象的精度和效率,引入Dongari等提出的有效平均分子自由程对黏性进行修正(Dongari N,Zhang Y H,Reese J M2011 J.Fluids Eng.133 071101);并针对以往研究微尺度流动时采用边界处理格式含有离散误差的问题,采用多松弛系数格子Boltzmann方法结合二阶滑移边界条件,对微尺度Couette流动和周期性Poiseuille流动进行模拟,并将速度分布以及质量流量等模拟结果与直接模拟蒙特卡罗方法模拟数据、线性Boltzmann方程的数值解以及现有的LBM模型模拟结果进行对比.结果表明,相对于现有的LBM模型,引入新的修正函数所建立的有效黏性多松弛系数LBM模型有效提高了LBM模拟过渡区的微尺度流动中的非线性现象的能力.
[Abstract]:In order to improve the accuracy and efficiency of the lattice Boltzmann method for the simulation of nonlinear phenomena in micro-scale flows, a two-dimensional nine-speed discrete velocity model is proposed.The effective average molecular free path proposed by Dongari et al is introduced to modify the viscosity of Dongari Nu Zhang Y Hnese J 2011 J.Fluids Eng.133 071101, and the problem that the boundary treatment scheme contains discrete errors in the study of microscale flow in the past is discussed.The multi-relaxation coefficient lattice Boltzmann method combined with second-order slip boundary condition is used to simulate the micro-scale Couette flow and periodic Poiseuille flow. The simulation results of velocity distribution and mass flow are compared with the direct simulation Monte Carlo simulation data.The numerical solution of the linear Boltzmann equation and the simulation results of the existing LBM model are compared.The results show that compared with the existing LBM model, the effective viscosity multi-relaxation coefficient LBM model established by the new modified function can effectively improve the ability of LBM to simulate the nonlinear phenomena in the micro-scale flow in the transition region.
【作者单位】： 西安交通大学能源与动力工程学院;西北工业大学机电学院;
【基金】：国家自然科学基金(批准号:51305355) 国家重点基础研究发展计划(批准号:2012CB026002) 国家科技支撑计划(批准号:2013BAF01B02)资助的课题~~
【分类号】：O35

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