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1.  气固两相流介尺度LBM-DEM模型  
   王利民  邱小平  李静海《计算力学学报》,2015年第32卷第5期
   LBM-DEM耦合方法通常是指一种颗粒流体系统直接数值模拟算法,即是一种不引入经验曳力模型的计算方法,颗粒尺寸通常比计算网格的长度大一个量级,颗粒的受力通过表面的粘性力与压力积分获得,其优点是能描述每个颗粒周围的详细流场,产生详细的颗粒-流体相互作用的动力学信息,可以探索颗粒流体界面的流动、传递和反应的详细信息及两相相互作用的本构关系,但其缺点是计算量巨大,无法应用于真实流化床过程模拟。本文针对气固流化床中的流体以及固体颗粒间的多相流体力学行为,建立了一种稠密气固两相流的介尺度LBM-DEM模型,即LBM-DEM耦合的离散颗粒模型,实现在颗粒尺度上流化床的快速离散模拟。该耦合模型采用格子玻尔兹曼方法(LBM)描述气相的流动和传递行为,离散单元法(DEM)用于描述颗粒相的运动,并利用能量最小多尺度(EMMS)曳力解决气固耦合不成熟问题,以提高其模拟精度。通过经典快速流态化的模拟,验证了介尺度LBM-DEM耦合模型的有效性。模拟结果表明介尺度LBM-DEM模型是一种探索实验室规模气固系统的有力手段。    

2.  颗粒流体系统的格子Boltzmann数值方法研究进展  
   王利民  付少童《计算力学学报》,2022年第39卷第3期
   介绍Euler-Lagrange框架下基于格子Boltzmann方法LBM (Lattice Boltzmann Method)发展的两种不同层次(即不同时-空尺度和精度)的颗粒流体系统离散模拟方法,即格子Boltzmann颗粒解析直接数值模拟(LB-based PR-DNS)方法和格子Boltzmann离散颗粒模拟(LB-based DPS)方法,总结了Euler-Euler框架下基于格子Boltzmann双流体模型(LB-based TFM)方面的探索研究。LB-based PR-DNS方法中颗粒尺寸远大于格子步长,能够直接解析出流体在颗粒表面的流动以及颗粒所受完整的动力学信息;LB-based DPS方法中格子步长远大于颗粒直径,其在计算精度、时间耗费和计算效率之间能达到很好的平衡,可获得流体的宏观平均流动及颗粒的运动轨迹信息。LB-based DNS和DPS是探索颗粒流体系统的有力手段,但LB-based TFM应用于模拟颗粒流体系统仍需进一步探索。    

3.  鼓泡床内气固两相流的变尺度格子气模拟  
   林亮成  郑忠  张晋  陈伟  李东耀《计算物理》,2011年第28卷第5期
   基于格子气自动机的建模思想,建立气固两相流的变尺度格子气模型,用微观层次的气固作用规则描述两相流的宏观行为.二维流场空间被离散成两层不同尺度的正六边形网格,固体颗粒和气体粒子分别在各自的网格上运动;在格子气自动机基本规则基础上设计气固相作用规则和附加演化规则;确定模型宏观物理量的统计计算方法,并根据相似原理建立模型物理量与真实物理量之间的转换关系.用建立的模型对鼓泡床内气固流动行为进行模拟,通过比较发现,变尺度格子气模型的模拟结果与文献中的实验结果和双流体模型的模拟结果吻合较好,且平均相对误差更小,表明建模方法的正确性和模型的有效性.    

4.  颗粒在黏弹性流体扩张和收缩流中沉降的格子Boltzmann模拟分析  
   《力学季刊》,2020年第2期
   对于Oldroyd-B型黏弹性流体,本文应用格子Boltzmann方法(LBM),实现了流体在二维1:3扩张流道及3:1收缩流道中流动的数值模拟,获得了黏弹性流体在扩张和收缩流道中的流场分布.结合颗粒的受力和运动规则,基于点源颗粒模型,数值分析了颗粒在扩张流和收缩流中的沉降过程和特征,讨论了颗粒相对质量和起始位置以及雷诺数Re和威森伯格数Wi对颗粒沉降特征的影响.结果表明,颗粒相对质量和起始位置以及Re对颗粒沉降轨迹和落点影响较大,而Wi的影响则较小.    

5.  矩形腔内纳米流体自然对流的两相格子Boltzmann模拟  
   齐聪  何玉荣  闫盛楠  田枫林《工程热物理学报》,2014年第2期
   在考虑纳米颗粒和基液之间相互作用力的基础上,建立了两相格子Boltzmann模型,通过对比,结果表明本文建立的两相格子Boltzmann模型与相关文献吻合较好.本文利用该模型研究了矩形腔内纳米流体的流动和换热,讨论了瑞利数、纳米颗粒组分对换热的影响,并分析了纳米颗粒在流场中的分布.    

6.  考虑多颗粒近程相互作用的电流变液泊肃叶流动行为  被引次数:1
   赵晓鹏  郜丹军《物理学报》,2001年第50卷第6期
   考虑多颗粒近程相互作用,利用等效平板电导模型,由分子动力学方法模拟了电流变液泊肃叶流动行为.研究结果表明在外电场作用下,流动流体形成柱塞区的时间比由偶极子模型所得结果大为缩短,呼吸式跃迁峰值也有很大提高.依据颗粒在接触区的相互作用解释了跃迁区的形成.模拟出三维颗粒运动速度剖面和颗粒结构状态演化过程 关键词: 电流变液 多相互作用 泊肃叶流动    

7.  基于Level Set方法的气-液-固三相流动模型与模拟  被引次数:1
   李彦鹏  王焕然《应用力学学报》,2008年第25卷第4期
   采用基于Level Set方法与离散颗粒模型相结合的方法,建立了一个用于描述气液固三相流动的新模型.模型耦合了颗粒与气泡、颗粒与液相以及气泡与液相之间的相互作用.应用该模型对液固悬浮液中的典型现象--气泡的单孔及多孔形成过程以及颗粒夹带现象进行了三维模拟,检验了其可行性.并进一步研究了颗粒的存在对气泡的形成与上升过程的影响以及气泡诱导的液相流动对颗粒行为的影响.研究结果表明,所提出的模型能够真实地预测三相流中气泡与颗粒分散相的特征,为研究多尺度的三相流动提供了一种新途径.    

8.  基于全局动态Vreman模型的复杂非定常湍流的大涡模拟  
   王文全  闫妍  张立翔  郭亚昆《计算力学学报》,2014年第31卷第5期
   在湍流数值模拟方法中,大涡模拟方法可以提供丰富的大涡旋信息,已逐渐成为复杂湍流问题数值研究的重要方法。而大涡模拟中,最重要的一环是尽量准确地构建能反映流场物理本质特征的亚格子应力模型。基于该思想,将一种新型的大涡模拟亚格子应力模型-Vreman亚格子应力模型用于高雷诺数三维后台阶流动的求解,计算结果与实验结果进行对比分析结果较吻合,验证了该模型的可靠性。这是对该模型用于无任何均匀流动方向的高雷诺数复杂湍流非定常流动的首次检验,计算结果优于基于传统的Smagorinsky涡粘性的动态亚格子模型。    

9.  颗粒质量导致的电流变液结构演化特征  
   赵晓鹏  高秀敏  郜丹军  钟鸿飞《物理学报》,2002年第51卷第5期
   考虑电流变液颗粒质量的影响及多粒子近程相互作用,利用等效平板电导模型,由分子动力学方法模拟了泊肃叶流动状态下电流变液结构的演化过程特征;设计制作了实验装置,观测了泊肃叶流动行为,并与模拟结果进行比较.研究表明:在外电场作用下,计及颗粒质量效应后,电流变液结构演化中跃迁区速度变化的峰值减小,进入柱塞区状态的时间延长,柱塞区的宽度加大,且颗粒质量越大,效应越显著.实验观测的泊肃叶流动行为与模拟结果基本相符,且观察到极板壁上的颗粒静止不动,证明了“极板壁上颗粒静止不动”这一假设的正确性 关键词: 电流变液 泊肃叶流动 等效平板电导模型 结构演化    

10.  椭圆颗粒在剪切流中旋转特性的数值研究  
   陈荣前  聂德明《力学学报》,2017年第49卷第2期
   研究颗粒在流体剪切作用下的运动特性是理解和预测颗粒悬浮流流动行为的关键.当流体的惯性不能忽略时,颗粒的运动往往变得非常复杂.本文采用格子Boltzmann方法对中等雷诺数下椭圆颗粒在剪切流中的旋转运动进行了模拟.首先,研究了雷诺数(0Re 170)的影响,结果表明当雷诺数低于临界值时,颗粒以周期性的方式旋转,角速度最小时对应的长轴方向随着雷诺数的增大而逐渐远离水平方向,而且这一倾角与雷诺数呈分段线性关系;当雷诺数大于临界值时,椭圆形颗粒最终保持静止状态,且静止时的转角与雷诺数呈幂函数关系,雷诺数越大,转角越小,椭圆的长轴越远离水平位置.其次,研究了椭圆颗粒的长短轴之比α(1α10)的影响,结果表明颗粒旋转的周期与α呈幂函数关系,α越大,颗粒旋转周期越小.此外,当α超过临界值时,颗粒也在水平位置附近保持静止状态,此时的转角与α也呈幂函数关系,α越大,转角越小.研究还发现,当雷诺数较大时椭圆颗粒在旋转过程中会产生过冲现象.    

11.  气体速度对液膜在预膜板表面流动形态影响的LBM模拟  
   于蔚然  周训  李维仲《计算力学学报》,2021年第38卷第1期
   为了探究气流剪切作用对航空燃油在气动雾化喷嘴预膜板上流动形态的影响,首先对基于相场理论的两相流格子Boltzmann模型进行修正,并通过经典算例验证了修正后模型的准确性和可靠性.随后利用该模型模拟了同向气流驱动下液膜在水平预膜板表面上的流动,分析了气流速度对液膜流动形态的影响规律.研究表明,该模型可准确追踪具有大密度比的气液相界面的形态变化;气液剪切速度差会诱发两相界面出现Kelvin-Helm-holtz不稳定性现象,因而当气体速度升高时,气液剪切速度差增大,不仅液膜流动速度随之增高,且在铺展阶段液膜会产生较高振幅的波浪面并加快铺展过程,自由表面波动增强.    

12.  格子Boltzmann方法模拟气泡生长脱离  
   汪冬冬  刘志春  刘伟  刘帆  朱世平《工程热物理学报》,2014年第10期
   格子Boltzmann方法具有微介观的特性,能够自动捕捉和追踪界面,在多相流领域有广阔的应用前景。对于伴有气液相变的传热问题,格子Boltzmann方法已有模型较少,其中有一部分是通过质量变化间接反映相变过程,不能真实反映温度场的演化和影响。本文采用了模拟多相流动和分离的自由能模型,结合基于Stefan边界的相变传热模型,考虑壁面自由能对流体与壁面间润湿性的影响,模拟了静态接触角、过热壁面的气泡生长和脱离,并进行了更接近真实沸腾过程的随机生成气泡的模拟,以及流动沸腾的气泡生长和脱离的模拟。    

13.  格子Boltzmann亚格子模型的研究  被引次数:1
   杨帆  刘树红  唐学林  吴玉林《工程热物理学报》,2004年第Z1期
   为了将格子Boltzmann法应用于大雷诺数流动的模拟,本文将Smagorinsky亚格子模型和LBGK模型相结合,并对该亚格子LBM模型进行了研究。利用该亚格子LBM模型,对二维顶盖驱动流进行了模拟,得到了若干大雷诺数下流线图和方腔中心线上无量纲速度分布。计算结果与基准解进行比较,两者相互吻合。    

14.  微尺度振荡Couette流的格子Boltzmann模拟  
   陶实  王亮  郭照立《物理学报》,2014年第63卷第21期
   采用有效多松弛时间-格子Boltzmann方法(Effective MRT-LBM)数值模拟了微尺度条件下的振荡Couette和Poiseuille流动. 在微流动LBM中引入Knudsen边界层模型,对松弛时间进行修正. 模拟时平板或外力以正弦周期振动,Couette流中考虑了单平板振动、上下板同相振动这两类情况. 研究结果表明,修正后的MRT-LBM模型能有效用于这类非平衡的微尺度流动模拟;对于Couette流,随着Kn数的增大,壁面滑移效应变得越明显. St越大,板间速度剖面的非线性特性越剧烈;两板同相振荡时,若Kn,St均较小,板间流体受到平板拖动剪切的影响很小,板间速度几乎重叠在一起;在振荡Poiseuille流动中,St数增大到一定值时,相位滞后现象减弱;相对于Kn数,St数对振荡Couette 和Poiseuille流中不同位置处速度相位差的产生有较大影响. 关键词: 格子Boltzmann方法 有效MRT模型 Knudsen层 振荡流    

15.  悬浮颗粒运动的格子Boltzmann数值模拟  被引次数:7
   吴锤结  周菊光《力学学报》,2004年第36卷第2期
   将固体颗粒的牛顿力学和格子Boltzmann方法相结合,研究不规则形状悬浮颗粒在流场中的运动。通过受力分析,精确求得其所受合力、合力矩、合力作用中心等。提出了跟随颗粒运动的动网格计算域技术和模拟悬浮颗粒转动运动的局部数组方法及Euler-Lagrange两套坐标技术。通过对椭圆颗粒运动的数值模拟和对照他人对矩形颗粒的研究,分析了其复杂运动规律,并提供了合理的物理解释。结果表明:运用格子Boltzmann方法和上述特殊技术可以得到与有限元方法相同的模拟精度,且具有计算速度快、对复杂形状边界处理方便灵活、程序简单及特别适合大规模并行计算等优点。    

16.  椭圆柱体在牛顿流体中运动的格子Boltzmann方法模拟  被引次数:3
   张超英  李华兵  谭惠丽  刘慕仁  孔令江《物理学报》,2005年第54卷第5期
   用格子Boltzmann方法建立了椭圆柱体的二维动力学模型,利用所建立的模型,数值模拟了 牛顿流体中不同形状的椭圆柱体在相同初始条件下的运动和同一椭圆柱体在不同初始条件下 的运动,并通过比较相同条件下圆柱体的运动,讨论了椭圆柱体二维运动的特征,得到了一 些有意义的结果. 关键词: 格子Boltzmann方法 椭圆柱体 牛顿流体    

17.  超声速来流横向狭缝喷流标量输运的混合RANS/LES模拟  
   孙明波  梁剑寒  王振国《力学季刊》,2007年第28卷第3期
   采用基于时均湍流模型的混合RANS/LES模拟方法对超声速来流狭缝横向喷流标量输运过程进行大涡模拟,控制方程对流项采用五阶精度的WENO格式求解,过滤后的组分方程中的亚格子组分对流通量采用梯度扩散模化.模拟得到了超声速来流狭缝横向喷流大尺度涡和组分的演化过程,研究表明喷流具有明显的非定常周期性特点,并且组分随时间的空间分布特征决定于流动的大尺度结构.模拟得到的压力的统计时均结果和实验结果定性一致,但喷流前后的分离区较实验值过大,这表明混合RANS/LES需要进一步改进.    

18.  三维十五点格子Boltzmann模型仿真  
   晏一光  吴波  郑楚光《工程热物理学报》,2001年第22卷第4期
   格子气和格子Boltzmann方法的迅速发展提供了一类求解流体力学问题的新方法。格子Boltzmann方法在保留了格子气模型优点的同时,克服了它的不足之处。本文讨论了一种三维十五点格子Boltzmann模型,通过选择适当的平衡分布及参数,并用Chapman-Enskog展开和多尺度技术导出了Navier-Stokes方程.在微机上模拟了工程中比较常见的管排绕流问题,并与实验观察到的结果进行了比较,结果表明该模型能较好的模拟复杂流动现象,并具有较好的工程应用背景。    

19.  基于隐式扩散的直接力格式浸没边界格子Boltzmann方法  
   佟莹  夏健  陈龙  薛浩天《力学学报》,2022年第1期
   采用浸没边界格子Boltzmann (immersed boundary-lattice Boltzmann, IB-LB)模型执行动边界绕流数值模拟时,信息交互界面和边界力计算格式直接影响流动求解器的数值精度和计算效率.基于隐式扩散界面,一种改进的直接力格式IB-LB模型被提出.边界力表达式基于欧拉/拉格朗日变量同一性准则推导,转换矩阵描述的信息交互界面耦合了拉格朗日节点间的非同步运动.采用Richardson迭代数值求解关联边界力与无滑移速度约束的线性方程组,不仅克服了传统速度修正格式中矩阵求逆引起的计算效率问题,而且摆脱了算法稳定性对拉格朗日点分布的依赖.根据解析解已知的Taylor-Green涡流评估本文模型的数值模拟精度,结果表明改进的IB模型能够完整保留背景LB模型的二阶数值精度.静止圆柱和振荡圆柱绕流数值实验结果表明,当前模型在涉及复杂外形和运动界面的流动模拟中能够提供可靠的数值预测,满足力同一性的IB-LB模型能够有效抑制非定常流体力的伪物理震荡.波动翼型绕流模拟验证了当前模型的实用性,可在大变形柔性体流固耦合动力学问题中进一步推广.    

20.  方腔内Cu/Al2O3水混合纳米流体自然对流的格子Boltzmann模拟  
   齐聪  何光艳  李意民  何玉荣《物理学报》,2015年第64卷第2期
   纳米流体作为一种较高的导热介质, 广泛应用于各个传热领域. 鉴于纳米颗粒导热系数和成本之间的矛盾, 本文提出了一种混合纳米流体. 为了研究混合纳米流体颗粒间相互作用机理和自然对流换热特性, 在考虑颗粒间相互作用力的基础上, 利用多尺度技术推导了纳米流体流场和温度场的格子Boltzmann方程, 通过耦合流动和温度场的演化方程, 建立了Cu/Al2O3水混合纳米流体的格子Boltzmann模型, 研究了混合纳米流体颗粒间的相互作用机理和纳米颗粒在腔体内的分布. 发现在颗粒间相互作用力中, 布朗力远远大于其他作用力, 温差驱动力和布朗力对纳米颗粒的分布影响最大. 分析了纳米颗粒组分、瑞利数对自然对流换热的影响, 对比了混合纳米流体(Cu/Al2O3-水)与单一金属颗粒纳米流体(Al2O3-水)的自然对流换热特性, 发现混合纳米流体具有更强的换热特性.    

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