單氣泡沿過熱曲面運(yùn)動(dòng)的格子Boltzmann方法模擬.pdf

1、標(biāo)準(zhǔn)的格子Boltzmann方法(LBM)在計(jì)算規(guī)則區(qū)域內(nèi)的流體流動(dòng)和傳熱問題時(shí)有一定的優(yōu)勢，然而實(shí)際問題中流場區(qū)域往往具有不規(guī)則的復(fù)雜邊界，在這類問題中直角坐標(biāo)下的LBM方法不僅無法準(zhǔn)確描述計(jì)算域邊界，而且計(jì)算效率也不高，因此將貼體坐標(biāo)引入到標(biāo)準(zhǔn)的LBM熱模型和多相流模型中具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　考慮到通用的插值格子Boltzmann方法(GILBM)在不規(guī)則區(qū)域中對(duì)流體流動(dòng)計(jì)算的優(yōu)勢，本文將標(biāo)準(zhǔn)的LBM熱模型與之相結(jié)合，建立

2、了貼體坐標(biāo)下的LBM熱模型。為了驗(yàn)證改進(jìn)熱模型的適用性，首先用其計(jì)算了圓柱繞流問題，計(jì)算所得的流場流線分布、圓柱表面壓力系數(shù)及平均努賽爾數(shù)都與文獻(xiàn)中的結(jié)果吻合良好。而后又進(jìn)一步計(jì)算了水平圓環(huán)中的自然對(duì)流，當(dāng)Ra=5×104時(shí)，計(jì)算所得環(huán)形空間中的等溫線分布與Kuehn等人實(shí)驗(yàn)拍攝的結(jié)果高度吻合，同樣環(huán)形空間內(nèi)外壁面上的局部當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)的數(shù)值計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比顯示:除了在環(huán)形空間底部的計(jì)算誤差較大，其他各處均吻合良好，平均相對(duì)誤差在

3、3％以下。以上對(duì)比結(jié)果證明了貼體坐標(biāo)下的LBM熱模型在具有大曲率復(fù)雜邊界流場中應(yīng)用的可行性。
　　鑒于貼體坐標(biāo)下的LBM熱模型在非等溫單相流體系統(tǒng)中計(jì)算的成功，本文又嘗試將GILBM方法與Dong等提出的直角坐標(biāo)下的復(fù)合LBM相變模型相結(jié)合，建立了相應(yīng)貼體坐標(biāo)下的復(fù)合LBM相變模型。在驗(yàn)證模型的可行性方面，分別模擬了無重力條件下氣泡在過熱液體中的生長及水平過熱壁面上的生長躍離，所得結(jié)果分別與Mikic的解析解以及Mukherjee