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相似文献
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1.
杲东彦  陈振乾 《计算物理》2011,28(3):361-367
建立自然对流作用下融化的格子Boltzmann双分布函数模型,根据非线性对流扩散方程的格子Boltzmann模型理论提出一个新的表征融化温度场的分布函数演化方程,并通过变松弛时间方法处理固液两相变热物性传热问题.应用模型对热传导融化及自然对流融化特别固液变热物的融化过程进行模拟.模拟结果与分析解、经典的关联式结果吻合较好,模型的正确性得到了验证.模拟结果表明,自然对流对融化传热过程有着重要的影响,此外固相热传导也对融化传热、融化速率及固液两相温度分布都有一定影响.  相似文献   

2.
多孔介质融化相变自然对流数值模拟   总被引:9,自引:0,他引:9  
根据体积平均理论,建立多孔介质中融化相变过程自然对流模型。数值模拟了以石英砂颗粒为骨架、冰为填充相的二维融化过程。数值结果表明,在融化区上部发生较强烈的自然对流,融化界面与水平线倾角随融化时间越来越大。  相似文献   

3.
石玉峰  许庆彦  柳百成 《物理学报》2011,60(12):126101-126101
合金凝固过程中存在于枝晶尖端液相区的强制对流和自然对流均能改变溶质扩散层厚度,从而会对枝晶形貌产生较大影响.在元胞自动机模型基础上,耦合液体流动方程、热传导方程和溶质对流扩散方程,建立了新的计算微观组织演化的数值模型,并利用该模型研究了强制对流和自然对流对枝晶生长的影响.三维数值模拟结果再现了强制对流作用下等轴枝晶的生长过程,揭示了强制对流对枝晶生长速率和尖端半径的影响特点.同时利用该模型模拟了NH4Cl-H2O溶液定向凝固过程中自然对流对柱状晶生长的影响,并采用相应的实验进行验证.模拟结果与实验结果符合良好,从而证明该模型是可靠的,可推广到实际合金系中. 关键词: 元胞自动机 对流 4Cl-H2O溶液')" href="#">NH4Cl-H2O溶液 定向凝固  相似文献   

4.
陈福振  强洪夫  高巍然 《物理学报》2014,63(23):230206-230206
在气粒两相流动问题中,颗粒间以及气体与颗粒间的传热问题不可忽略.光滑离散颗粒流体动力学(SDPH)模型作为一种新的求解气粒两相流动问题的方法,已经成功应用于模拟风沙运动等问题.在此基础上,提出了SDPH方法的热传导模型,模拟了气粒两相流动问题中的热传导过程以及颗粒蒸发过程.首先引入各相的能量方程,利用有限差分与光滑粒子流体动力学一阶导数相结合的方法,处理各相内部热传导项中的二阶导数问题,基于气粒两相间温度差及对流换热系数计算颗粒与气体间的热传导量,推导得到了含热传导模型的气粒两相流SDPH计算方程组,模拟计算了圆盘形颗粒团算例及鼓泡流化床内部热传导算例,并与双流体模型计算结果进行对比,结果基本符合;其次利用离散液滴模型中的颗粒蒸发传质传热定律计算颗粒的蒸发过程,数值模拟了颗粒射流蒸发过程,并与离散颗粒模型结果进行对比,两者符合得较好,验证了该方法的准确性及实用性.  相似文献   

5.
建立了深冷空温式星形翅片管气化器的空气侧自然对流换热模型.利用fluent软件,采用SST k-ω湍流模型和SIMPLEC算法,对多组不同结构参数、不同内壁面温度的气化器空气侧自然对流换热进行了三维数值模拟.由数值模拟结果分析了气化器各结构尺寸大小与壁温对翅片管自然对流换热的影响,并拟合了气化器空气侧自然对流换热的Nu...  相似文献   

6.
建立了一个基于格子玻尔兹曼方法 (LBM) 的二维模型,对强制对流和自然对流作用下合金凝固过程中的枝晶生长行为进行了模拟研究. 与传统的基于求解Navier-Stokes方程计算流场的方法不同,本模型采用基于分子动理论的LBM对凝固过程中的传输现象进行数值计算. 用三组粒子分布函数分别建立了计算流场、由对流和扩散所控制的浓度场和温度场的LBM演化方程. 通过求解LBM演化方程获得固/液界面前沿的浓度和温度分布. 然后,基于溶质平衡方法计算了枝晶生长的驱动力. 为了对模型进行验证,将模拟在强制和自然对流作用下枝晶上游尖端的稳态生长特征分别与Oseen-Ivantsov 解析解和修正的Lipton-Glicksman-Kurz 模型预测结果进行了比较, 模拟结果和理论预测结果符合良好. 模拟结果还表明,对流使热量和溶质从上游传输到下游,从而加速了枝晶在上游方向的生长,而抑制了下游方向的生长,形成了非对称的枝晶形貌. 关键词: 微观组织模拟 枝晶生长 对流 格子玻尔兹曼方法  相似文献   

7.
对流换热中的准(火积)耗散函数   总被引:1,自引:0,他引:1  
通过分析对流换热过程中微元控制体内的(火积)流动平衡,得到类似于热传导过程中(火积)耗散函数表达形式的对流换热准(火积)耗散函数,表明对流换热过程中的(火积)耗散由热传导和对流形成的耗散共同构成。并通过分析对流换热过程的特点,对准(火积)耗散函数中对流项的影响进行了修正,使用圆管内热充分发展流动与无限宽平行通道内的对流换热过程检验,控制体内准(火积)耗散函数的计算结果与边界(火积)流的结果一致,表明文中提出的准(火积)耗散函数是可靠的。  相似文献   

8.
为解决高重复频率大能量激光放大器的热管理问题,采用数值模拟与实验分析的方法,对背面水冷Nd:YAG激活镜放大器的流体散热进行了研究.基于低雷诺数k-ε湍流模型,建立了流-固共轭传热多物理场藕合分析模型,对比分析了近壁面处理方法对流体流动、对流扩散和热传导过程及温度分布的影响,分析研究了不同冷却液流量和泵浦参数对流场特性、激光介质温度和波前分布的影响.数值模拟表明:激光介质的温度分布与固液边界层内的黏性作用密切相关,且冷却液的热扩散主要发生在100μm范围内;激光介质的热沉积分布中心对称,而温度分布沿水流方向不对称,最大温升位于出水口端且基本保持不变;增益介质前表面的温度分布与介质的波前分布随冷却液流量非线性变化,而随泵浦参数线性变化;实验结果与数值模拟符合较好.  相似文献   

9.
基于相变材料(PCM,phase change material)的相变储能设备具有储能密度高的特点。本文建立了基于相变储能元件伪焓模型的固液相变格子Boltzmann模型,研究了内部管道位置、方腔倾斜角度对PCM融化过程的影响规律。结果表明,在内管道靠近方腔上部时,由于上部界面(固液相变界面或上壁面)对自然对流阻碍作用,使PCM的融化速率减慢。但是,在此时使方腔发生倾斜,会改变管道热流体到上部界面的距离,强化PCM的热质传递过程,使融化加快。  相似文献   

10.
充满金属泡沫的方腔自然对流数值模拟   总被引:3,自引:0,他引:3  
本文使用格子-Boltzmann方法模拟了充满金属泡沫的封闭方腔自然对流.通过构建适用于上下边界绝热,左右边界恒定温度的封闭方腔自然对流的双分布函数热模型,模拟了充满不同孔隙率和不同孔密度的金属泡沫,在不同Ra数下的封闭方腔自然对流,结果表明金属泡沫具有强化传热的作用,并随着Ra数和孔密度的增大,换热增强.  相似文献   

11.
Lattice Boltzmann model for anisotropic liquid-solid phase transition   总被引:4,自引:0,他引:4  
We develop a simple reaction model for the liquid-solid phase transition in the context of the lattice Boltzmann method with enhanced collisions. Calculations for a two-dimensional test problem of Ga melting and for a two-dimensional anisotropic growth of dendrites are presented and commented on.  相似文献   

12.
Lack of energy conservation in lattice Boltzmann models leads to unrealistically high values of the bulk viscosity. For this reason, the lattice Boltzmann method remains a computational tool rather than a model of a fluid. A novel lattice Boltzmann model with energy conservation is derived from Boltzmann's kinetic theory. Simulations demonstrate that the new lattice Boltzmann model is the valid approximation of the Boltzmann equation for weakly compressible flows and microflows.  相似文献   

13.
《中国物理 B》2021,30(10):104401-104401
Phase change materials(PCMs) are important for sustaining energy development. For the thermal performance enhancement, the composite PCM with metal foam reconstructed by the Voronoi method is investigated in this work. The lattice Boltzmann method(LBM) is used to analyze the melting process on a pore scale. The melting interface evolution and temperature contour of the composite PCM are explored and compared with those of pure PCM. Moreover, structure parameters including the pore density, porosity and irregularity are investigated comprehensively, indicating that the additive of metal foam strengthens the melting performance of PCM obviously. Compared with pure PCM, the composite PCM has quick rates of the melting front evolution and heat transfer. The heat conduction plays a great role in the whole melting process since the convection is weakened for the composite PCM. To improve the melting efficiency, a larger pore density and smaller irregularity are recommended in general. More significantly, a suitable porosity is determined based on the requirement for the balance between the melting rate and heat storage capacity in practical engineering.  相似文献   

14.
卢玉华  詹杰民 《物理学报》2006,55(9):4774-4782
研究了温盐双扩散系统的多组分格子Boltzmann方法.通过对二维方腔的温盐双扩散系统的数值模拟,检验了方法的可行性及有效性,所得到的结果与差分法结果符合良好,继而将此方法推广到三维,建立了三维温盐双扩散系统的格子Boltzmann方法,对三维方腔双扩散问题进行了模拟和分析,并与差分法模拟的结果进行了比较,结果令人满意.最后,分析了格子Boltzmann方法在模拟双扩散对流问题时存在的局限性. 关键词: 格子Boltzmann方法 温盐双扩散 Boussinesq近似 数值模拟  相似文献   

15.
Stability and hydrodynamic behaviors of different lattice Boltzmann models including the lattice Boltzmann equation (LBE), the differential lattice Boltzmann equation (DLBE), the interpolation-supplemented lattice Boltzmann method (ISLBM) and the Taylor series expansion- and least square-based lattice Boltzmann method (TLLBM) are studied in detail. Our work is based on the von Neumann linearized stability analysis under a uniform flow condition. The local stability and hydrodynamic (dissipation) behaviors are studied by solving the evolution operator of the linearized lattice Boltzmann equations numerically. Our investigation shows that the LBE schemes with interpolations, such as DLBE, ISLBM and TLLBM, improve the numerical stability by increasing hyper-viscosities at large wave numbers (small scales). It was found that these interpolated LBE schemes with the upwind interpolations are more stable than those with central interpolations because of much larger hyper-viscosities.  相似文献   

16.
Lattice Boltzmann computational fluid dynamics in three dimensions   总被引:7,自引:0,他引:7  
The recent development of the lattice gas method and its extension to the lattice Boltzmann method have provided new computational schemes for fluid dynamics. Both methods are fully paralleled and can easily model many different physical problems, including flows with complicated boundary conditions. In this paper, basic principles of a lattice Boltzmann computational method are described and applied to several three-dimensional benchmark problems. In most previous lattice gas and lattice Boltzmann methods, a face-centered-hyper-cubic lattice in four-dimensional space was used to obtain an isotropic stress tensor. To conserve computer memory, we develop a model which requires 14 moving directions instead of the usual 24 directions. Lattice Boltzmann models, describing two-phase fluid flows and magnetohydrodynamics, can be developed based on this simpler 14-directional lattice. Comparisons between three-dimensional spectral code results and results using our method are given for simple periodic geometries. An important property of the lattice Boltzmann method is that simulations for flow in simple and complex geometries have the same speed and efficiency, while all other methods, including the spectral method, are unable to model complicated geometries efficiently.  相似文献   

17.
It is shown how shear-thinning flow can be simulated without the need for numerical differentiation by following a lattice Boltzmann approach. The basic idea of is to combine the Cross model of viscosity with a 3D multiple relaxation time lattice Boltzmann method and to extract the required velocity derivatives from intrinsic quantities of the lattice Boltzmann scheme. Computational results are presented for a simple benchmark and for the simulation of liquid composite moulding.  相似文献   

18.
刘慕仁  孔令江 《物理学报》1996,45(3):370-372
如果将格子Boltzmann方程的碰撞项由Fermi型改为Boltzmann型,可大幅度地降低沾滞系数,从而提高了用格子Boltzmann方程模拟流体运动的效率。理论分析与模拟结果精确的一致。 关键词:  相似文献   

19.
何郁波  林晓艳  董晓亮 《物理学报》2013,62(19):194701-194701
针对一类含源的二维非线性偏微分方程, 通过Chapman-Enskog展开技术和多尺度分析提出了带修正项的简单格子Boltzmann模型. 用模型模拟了几类二维偏微分方程, 数值模拟结果与精确解相符合. 成功将格子Boltzmann方法应用到二维偏微分方程的数值求解中. 关键词: 二维非线性偏微分方程 格子Boltzmann模型 Chapman-Enskog多尺度展开  相似文献   

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