蒸汽泡沿傾斜表面運(yùn)動(dòng)規(guī)律及傳熱傳質(zhì)特性的LBM數(shù)值研究.pdf

1、蒸汽泡在液體中的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象廣泛存在于自然界和工業(yè)生產(chǎn)中，研究蒸汽泡的運(yùn)動(dòng)機(jī)理能夠深入理解現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)生活中的很多現(xiàn)象，具有重要的實(shí)際意義。同時(shí)，蒸汽泡的運(yùn)動(dòng)屬于常見的氣液兩相流動(dòng)，兩相界面追蹤是近些年來工程熱物理領(lǐng)域的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問題，探討捕捉氣-液兩相界面方法具有重要的學(xué)術(shù)意義。
　　格子Boltzmann方法是近幾十年發(fā)展起來的一種新型計(jì)算流體力學(xué)方法，它屬于介觀模型，從微觀的角度來研究流體運(yùn)動(dòng)規(guī)律并采用特定的規(guī)則來演化得到宏觀物理量

2、，具有編程簡單、兩相界面易于捕捉等優(yōu)點(diǎn)。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，采用格子Boltzmann方法研究蒸汽泡沿傾斜表面運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和傳熱傳質(zhì)特性。
　　首先考察氣泡在等溫系統(tǒng)中沿傾斜表面運(yùn)動(dòng)的特性。為了驗(yàn)證程序的正確性，模擬兩個(gè)經(jīng)典算例——單相系統(tǒng)的Poiseuille流和兩相系統(tǒng)的Laplace定律。在此基礎(chǔ)上研究氣泡在豎直管道中的運(yùn)動(dòng)情況并將結(jié)果與傳統(tǒng)VOF方法進(jìn)行比較。最后研究氣泡沿傾斜表面運(yùn)動(dòng)的機(jī)理。傾斜表面采用修正反彈格式，其

3、余邊界選取標(biāo)準(zhǔn)反彈格式，外力添加選取修正LGA格式。通過模擬考察氣泡的初始體積、斜面傾角、Eo數(shù)對氣泡的形變和形心與斜面垂直距離的影響，探討相同初始直徑的氣泡沿傾斜表面運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定終態(tài)速度與傾角和Eo數(shù)之間的關(guān)系。
　　其次研究蒸汽泡在過熱液體中沿傾斜表面運(yùn)動(dòng)的情況，系統(tǒng)的溫度場由Inamuro熱模型來描述。首先，采用傳熱學(xué)和流體力學(xué)經(jīng)典算例——封閉方腔自然對流來驗(yàn)證程序。接著探討過熱液體中蒸汽泡在豎直管道中運(yùn)動(dòng)的情況。最后研究蒸汽