多孔介质复合方腔双扩散混合对流LBM模拟

基于CLBGK模型,通过引入浓度分布函数,利用格子Boltzmann方法对顶盖驱动的复合方腔内的双扩散混合对流现象进行了研究,复合方腔由多孔介质区域和纯流体空间组成.在Richardson(理查德森)数Ri=1.0,Lewis(路易斯)数Le=2.0,Grashof(格拉晓夫)数Gr=104和Prandtl(普朗特)数Pr=0.7时,分析了孔隙尺度下多孔介质层不同位置及浮升力比（-5.0≤N≤5.0）对复合方腔双扩散混合对流的影响.给出了浮升力比N及多孔介质层位置影响下的高温高浓度壁面上的平均Nusselt(努赛尔)数Nu_av、平均Sherwood(舍伍德)数Sh_av及当地Nusselt数Nu_local和Sherwood数Sh_local的分布规律.     

多孔介质中两相驱离的格子Boltzmann模型新研究

利用粒子之间相互作用,即同种物质粒子相互吸引,异种物质粒子相互排斥这一物理化的原理研究并提出了一个新型的模拟多孔介质中二相驱离的格子玻耳兹曼模型,结果表明它能有效地模拟多孔介质中的二相驱离问题,且节省机时,分界面上涨落也小,不必采取任何平均措施.     

多孔介质中自然对流Brinkman模型的解析解

对描述多孔介质中自然对流的Darcy 模型的改进形式——Brinkman 模型，给出了其基本方程的一些代数显式解析解.这些解析解除有本身的理论意义外（例如分析各向异性非Darcy 效应的影响），还可以作为标准解供计算传热传质学专家用以校验计算程序的精确度、收敛性与稳定性，以及用以发展各种计算技巧，例如差分格式、网络生成等.     

饱和的多孔介质中含夹杂时的磁流体动力学自然对流

在一个多孔介质中含倾斜矩形夹杂物时,数值地研究磁流体动力学自然对流热交换问题,矩形夹杂的边界条件为两个绝热壁和两个等温壁,使用适当的变量集,将控制方程:连续性条件、推广的Darcy定理--Forchheimer律、能量方程变换为无量纲形式,然后使用有限差分格式求解,磁效应数、Darcy-Rayleigh数、矩形夹杂物的倾斜角以及纵横比作为控制参数,得到多孔介质中含矩形夹杂物时,磁效应数和倾斜角参数影响流体流动和热交换的规律.     

等通量多孔介质内填夹杂时,粘性和Joule传热对磁流体动力学自然对流的影响

当一个等通量多孔介质内填倾斜矩形夹杂物时,数值地研究了粘性和Joule传热对磁流体动力学自然对流热传导的影响.矩形夹杂物的一边为等热通量的加热面,其对边为等热通量的致冷面,另外两边为绝热面.使用一组适当的变量,将能量方程和Darcy-Oberbeck-Boussinesq的Forch-heimer推广式变换为无量纲形式,然后用有限差分法求解.控制参数为磁效应数、修正的Rayleigh数、矩形夹杂物的倾角及其长宽比.结果显示,粘性和Joule传热导致热传导率下降.     

层射流的格子Boltzmann方法的数值模拟

通过引入一种格子Boltzmann方法的特殊边界处理,对对称和非对称的层射流进行有效的数值研究,模拟结果与已有的数值结果非常吻合.表明了格子Boltnnann方法解层射流问题的高效与稳定.     

非Darcy多孔介质中的非线性对流

利用温度-浓度-密度关系,研究非Darcy多孔介质中的自由对流问题.对于不同的惯性参数、传递参数、Rayleigh数、Lewis数、Soret数和Dufour数,分析了非线性温度参数和浓度参数对非线性对流的影响.浮力对对流起着辅助的附加作用,当惯性作用不计时,切向速度随着非线性温度和浓度的增加而急剧地增加.然而,当惯性效应不为0时,非线性温度和浓度对切向速度的影响是有限的.对两个传递参数、惯性影响参数以及控制非线性温度和浓度的其他参数,取不同的数值时,浓度分布有点儿变化,并在不同的范围内传播.随着非线性温度和浓度的增加,传热/传质在很大的范围内变化,这取决于是Dacry多孔介质,还是非Darcy多孔介质.当所有的影响(惯性的影响、两个传递系数的影响、Soret和Dufour的影响)同时为0/不为0,在非线性温度/浓度参数以及浮力的共同作用下,分析了传热/传质的变化.发现在Darcy多孔介质中,温度和浓度以及它们的交叉扩散,对传热/传质的影响,要比非Darcy多孔介质要大.发现了浮力的负面作用,随着非线性温度系数的增加,传热/传质率是提高的,而随着非线性浓度系数的增加,传热/传质率是下降的.     

大功率LED荧光粉硅胶点涂工艺的三维格子Boltzmann模拟

为实现蓝光LED(light emitting diode)芯片向白光LED照明的转化,大功率LED封装工艺流程中存在一个关键的环节——荧光粉涂覆,即通过点涂方式将荧光粉硅胶涂覆于LED芯片周围.荧光粉硅胶涂覆工艺是一个两相流动过程,它直接决定了荧光粉硅胶层的几何形貌及物理特性,并影响LED最终的光学和热学性能;因此对其中流动过程物理机制的理解有利于提升荧光粉涂覆质量,实现高性能LED产品.基于格子Boltzmann方法,建立荧光粉硅胶流动模型,并应用该模型研究了在平坦表面和方形凸起结构两种封装形式上的荧光粉硅胶点涂成形流动过程.结果表明:格子Boltzmann方法能够准确地模拟荧光粉点涂流动过程;在平坦表面上荧光粉硅胶液滴接触线与液滴直径之比(dL/D)和相对时间(t/T)成幂函数关系.     

外形任意的多孔介质轴对称物体中充满非Newton幂律流体时的自然对流

在一个轴对称、外形任意的多孔介质二维体中,充满了有屈服应力的非Newton幂律流体时,数值分析其自由对流及其传热/传质问题．利用相似变换,将边界层控制方程及其边界条件变换为无量纲形式,然后用有限差分法求解该方程组．所研究的参数为流变常数、浮力比和Lewis数．给出并讨论了典型的速度、温度及浓度曲线．发现屈服应力参数值和非Newton流体的幂律指数对结果有着显著的影响．     

封闭容器中二维自然对流直接数值模拟的一个并行算法

本文对具有不同温度竖壁的封闭容器中二维自然对流问题进行了直接数值模拟,控制方程在非均匀网络上使用空间二阶精度和时间一阶精度进行离散,程序是在国家高性能计算中心（武汉）的并行计算机“曙光１０００Ａ”上实现的,使用４个结点,获得的加速比和效率分别约为２．８９和０．７２。     

放/吸热流体在两个充满多孔材料的竖直平行板之间作不稳定的自然对流

在一个由两块无限竖直平行板组成的管道中,充满着多孔的介质材料,使用Darcy模型(Brinkman模型的推广)的动量方程,连同能量方程,计算不可压缩、粘性、放/吸热流体在该管道中的不稳定自然对流,即Couette流动.流动是由于边界平板有不对称的加热,以及作加速运动所引起.选用合理的无量纲参数,对控制方程进行简化,通过Laplace变换进行解析求解,得到闭式的速度和温度分布曲线解,随后导出表面摩擦力和传热率.发现在竖直管道中的不同剖面,流体的流动及温度分布曲线随着时间而增加,且在运动平板附近更高.特别是,流体的速度和温度随着平板间距的增加而增加,但是,表面摩擦力和热传导率随着平板间距的增加而减小.     

流体饱和多孔介质中热发展强迫对流的熵产分析

利用Darcy流动模型,同时考虑粘性耗散效应,分析研究了以两等温平板为边界的多孔介质中,热发展强迫对流的熵产.参数研究表明,组参数和Péclet数减小,而Brinkman数增大时,熵产增大.形象化的热线表示方法着重应用于Br＜0的情况,在这种情况下,在顺流的某些位置上,存在热传递方向的改变,即从原来的壁面向外传热变为向壁面传热.     

竖直平板嵌入非Darcy多孔介质时,数值研究流过平板的不稳定MHD自然对流中的Dufour和Soret效应

就竖直平板嵌入非Darcy多孔介质中,导电流体流过平板时作不稳定的二维磁流体(MHD)双扩散对流,数值研究了Dufour和Soret效应对流动的影响.用Crank-Nicolson型的隐式有限差分法,按三对角矩阵处理,求解无量纲的非线性控制方程.详细地研究了问题中出现的各种参数对不稳定无量纲的速度、温度和浓度曲线的影响.进一步地,给出并分析了表面摩擦因数、Nus-selt数和Sherwood数随时间的变化.研究结果表明,不稳定速度、温度和浓度分布曲线,受Dufour和Soret的影响十分显著.随着Dufour数的增加或者Soret数的减小,表面摩擦因数和Sherwood数都在减小,而Nusselt数在增加.研究发现,当磁场参数增加时,边界层中的速度和温度在减小.     

饱和纳米流体多孔介质中竖直嵌入板上边界层的非Newton流

在层流条件下,对饱和多孔介质中的竖直板,研究幂指数型非Newton流的自由对流热交换.非Newton纳米流体服从幂指数型的数学模型,模型综合考虑了Brown运动和热泳的影响.通过相似变换,将问题的偏微分控制方程组,转化为常微分方程组,得到了常微分方程组的数值解.数值解依赖于幂指数n,Lewis数Le,浮力比Nr,Brown运动参数Nb,以及热泳参数Nt.在n和Le的不同取值下,研究并讨论了对相关流体性质参数的影响和简化的Nusselt数.     

Lattice Boltzmann Study on the Motion of Dual Droplets in Microchannels With Contact Angle Hysteresis北大核心CSCD

接触角滞后表现为流体在非理想固体表面上运动时前进接触角和后退接触角不同,是两相流体在润湿表面上流动的重要现象.该文采用改进的伪势格子Boltzmann(LB)多组分模型,并与几何润湿边界条件相结合,研究了两个液滴在具有接触角滞后性微通道表面上的运动行为,主要研究了通道内特征数、通道表面性质以及液滴初始参数的影响.研究结果表明：毛细数的增大有助于液滴的移动,然而并不利于液滴的排出,且毛细数的增加对上游液滴的影响大于其对下游液滴的影响;另一方面,接触角滞后性窗口越大,液滴运动和形变更迟缓,但形变程度更明显,两液滴更早地发生合并,但更晚地排出管道;液滴间距的增加使液滴的运动行为在不同阶段表现为不同的模式,但都导致通道中残留小液滴,使得液滴排出通道的时间增加.研究结果还表明：上游液滴和下游液滴的相对尺寸差距越大,越不利于液滴排出管道.     

不相混流体在多孔介质中置换不稳定现象的三维数值模拟

本文采用不连续势函数在待定界面上变化的方法模拟不相混流体在多孔介质中置换．描述流体在多孔介质中的流动的连续方程在三维直角坐标系下被转化为七点式代数方程．采用强隐式法（Stronglyimplictprocedure）求解，再确定变动的流体间界面．计算中只模拟从稳定向不稳定置换转化这一过程中界面的变动．计算中考虑了多孔介质的浸润特性、毛细管压力、及多孔介质渗透不均匀性．