基于Chebyshev配置点谱方法的多孔介质平板通道内的流体流动数值模拟

发布时间：2021-01-28 21:01

　　本文基于Chebyshev配置点谱方法,利用数值模拟研究了多孔介质平板通道内的流体流动问题。针对动量方程的离散,空间上采用Chebyshev配置点谱方法,时间上采用准隐式格式离散,结合改进的投影算法（IPS）将速度和压力的计算解耦为一系列椭圆方程（泊松方程或亥姆霍兹方程）,转换椭圆方程为矩阵方程形式后利用二步求解法求解矩阵方程。通过MATLAB编程实现对多孔介质平板通道内的流体流动问题的数值模拟并验证了程序的准确性。在此基础上,讨论了达西数（Da）,雷诺数（Re）以及孔隙率（ε）对多孔介质平板通道内流体的速度分布、边界层厚度及入口长度的影响。 

【文章来源】：武汉科技大学学报. 2020,43(04)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

物理模型

通过网格加密,考察距离对称轴最近的一条水平网格线上U(Xi,Y1)的分布曲线变化趋势以验证网格无关性。x、y方向的网格节点数(Nx+1)×(Ny+1)从13×4增加到73×19。计算中取ε=0.9、Da=1×10-4、Re=100,检验结果如图2所示。从图2中可以看出,当网格节点数从13×4增加到53×14时,无量纲速度U(Xi,Y1)变化较为明显,继续增加网格节点数,无量纲速度U(Xi,Y1)几乎不再变化,表明网格节点数为53×14时数值解满足网格无关性要求,故而,在本文后续计算中x、y方向的网格节点数取53×14。2.7 程序验证

当ε为0.9、Da为1×10-4、Re为100时,流体在多孔介质平板通道内沿来流方向不同截面处的无量纲速度分布如图4所示。由图4可见,沿着来流方向,由于多孔介质的弥散作用,近壁面处的速度梯度迅速增大,当X趋近于0.590时,除贴近壁面的极短区域外,其它区域的流体速度分布接近于常数值。3.2 Da对多孔介质平板通道内流体流动的影响

【参考文献】：
期刊论文
[1]热质渗透壁面饱和多孔介质通道流动与热质传递的数值模拟[J]. 杨勃,李维仲.  热科学与技术. 2004(04)

博士论文
[1]封闭方腔内热辐射对参与性磁流体流动与传热的影响[D]. 罗小红.东北大学 2016

硕士论文
[1]规则排列多孔介质通道内流体流动和换热的数值研究[D]. 常焕静.大连理工大学 2016



本文编号：3005687