【摘要】：微通道內(nèi)的混相驅(qū)替過(guò)程廣泛的存在于石油開(kāi)采、二氧化碳的地下封存、航空航天等領(lǐng)域。因?yàn)轵?qū)替過(guò)程廣泛的應(yīng)用范圍,越來(lái)越多的學(xué)者們對(duì)這一課題進(jìn)行了研究。格子Boltzmann方法作為一種重要的數(shù)值模擬研究手段,被用來(lái)研究處于滑移區(qū)的混相驅(qū)替過(guò)程�；茀^(qū)的微通道流動(dòng)有兩個(gè)主要的問(wèn)題,一是松弛時(shí)間和Knudsen數(shù)之間的關(guān)系,一個(gè)是會(huì)產(chǎn)生滑移速度的邊界格式的處理問(wèn)題,本文在解決這兩個(gè)問(wèn)題的基礎(chǔ)上對(duì)滑移區(qū)的單組分氣體和兩組分氣體進(jìn)行了研究。本文利用基于動(dòng)力學(xué)理論的兩流體模型,采用反彈和反射相混合的邊界條件格式對(duì)于光滑微通道和粗糙微通道內(nèi)混相驅(qū)替過(guò)程進(jìn)行了模擬。驅(qū)替流體為氦氣和氙氣,被驅(qū)替流體為空氣。比較了氙氣驅(qū)替空氣和氦氣驅(qū)替空氣時(shí)中間界面速度的變化,出口處空氣濃度的變化,以及驅(qū)替時(shí)間的不同。以氙氣驅(qū)替空氣為例,不同的粗糙元對(duì)于驅(qū)替效率的影響。在兩流體驅(qū)替模擬之前,做了以下工作:(1)利用Poiseuille流對(duì)于所選的反彈和反射相混合的邊界進(jìn)行驗(yàn)證,將Knudsen數(shù)數(shù)通過(guò)松弛時(shí)間引入到模型中,并研究了在光滑微通道內(nèi)Knudsen數(shù)對(duì)于滑移速度、相對(duì)滑移長(zhǎng)度、摩擦系數(shù)以及氣體流量的影響。(2)利用兩流體模型,模擬氙氣和氦氣驅(qū)替空氣影響因素。采用控制變量法,分別研究了兩流體之間的Peclet數(shù)和不同的密度比對(duì)于驅(qū)替過(guò)程的影響Peclet數(shù)。在以上工作的基礎(chǔ)上,對(duì)氙氣驅(qū)替空氣和氦氣驅(qū)替空氣進(jìn)行研究。研究發(fā)現(xiàn),不管是在光滑壁面還是粗糙壁面的條件下,氙氣驅(qū)替空氣的時(shí)間較氦氣驅(qū)替空氣的時(shí)間更短,這是由于氙氣和空氣之間更高的Peclet數(shù)和更大的密度差導(dǎo)致的。氙氣驅(qū)替空氣和氦氣驅(qū)替空氣在粗糙微通道內(nèi)所用的時(shí)間均大于其在光滑壁面的時(shí)間,粗糙元的出現(xiàn)改變了流動(dòng)中的阻力,并且隨著粗糙元間距的增大,高度的減小,阻力變小,驅(qū)替時(shí)間變短。
【圖文】：

效應(yīng)的出現(xiàn)，還有稀薄效應(yīng)的影響，氣體的稀薄效應(yīng)導(dǎo)致壁面出現(xiàn)速度滑移現(xiàn)象，壓縮效應(yīng)帶來(lái)了壓力的非線性分布。圖1.1 流動(dòng)尺度Fig. 1.1 Flow scale微尺度流動(dòng)中出現(xiàn)的稀薄效應(yīng)由 Knudsen 數(shù)（Kn）來(lái)衡量，，Knudsen 數(shù)的劃分如圖 1.1，Knudsen 數(shù)的定義為：HKn （1.1）式中， 是分子的平均自由程，H 代表流場(chǎng)的特征尺寸。22 PcRT （1.2）式中，R是格子 Boltzmann 常數(shù)，T 是流體的溫度，P 是流體的壓力,c 是氣體的分子直徑。根據(jù) Knudsen 數(shù)（Kn）的大小

（2.17）式（2.16）和式（2.17）給出了在入口和出口處粒子未知方向的分布函數(shù)的處理方法。圖2.2 周期性邊界Fig. 2.2 Periodic boundary
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TB126

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張戈;馮程遠(yuǎn);龔文波;李英駿;;粗糙元對(duì)單裂隙滲流影響的格子Boltzmann方法模擬及分析[J];中國(guó)科學(xué):物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué);2017年02期

2 余萬(wàn);李春;朱玲;任杰;季云峰;施之皓;;采用格子Boltzmann方法研究不同環(huán)境溫度對(duì)乒乓球運(yùn)動(dòng)軌跡影響[J];天津體育學(xué)院學(xué)報(bào);2016年04期

3 吳子森;董平川;袁忠超;周陰國(guó);曹耐;許佳良;;多孔介質(zhì)流動(dòng)及傳熱的格子Boltzmann方法研究[J];石油科學(xué)通報(bào);2017年01期

4 張雪英;;格子Boltzmann方法在氣泡模擬應(yīng)用中的進(jìn)展[J];太原學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2017年01期

5 戰(zhàn)洪仁;侯新春;曹穎;李雅俠;張先珍;;基于格子Boltzmann方法預(yù)測(cè)多孔介質(zhì)的滲透率[J];沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)報(bào);2017年01期

6 趙志剛;張永波;趙同彬;譚云亮;;基于格子Boltzmann的煤巖滲透率研究方法[J];煤礦安全;2016年04期

7 Burenmandula;Ying-chun ZHAO;AQILALTU;;Two-Particle Boltzmann H-theorem[J];Acta Mathematicae Applicatae Sinica;2015年03期

8 金開(kāi)文;張國(guó)雄;胡平;卿山;王華;伍祥超;田振偉;;基于格子Boltzmann方法的泊肅葉流數(shù)值研究[J];工業(yè)爐;2015年04期

9 Shu Chang;Wang Y;Yang L M;Wu J;;Lattice Boltzmann Flux Solver:An Efficient Approach for Numerical Simulation of Fluid Flows[J];Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics;2014年01期

10 王世博;唐桂華;葉培興;陶文銓;;微多孔介質(zhì)非牛頓流體格子Boltzmann模擬[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2012年01期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 趙建林;姚軍;楊永飛;王金偉;張磊;孫海;;基于格子Boltzmann方法研究吸附性對(duì)頁(yè)巖氣流動(dòng)的影響[A];第九屆全國(guó)流體力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2016年

2 冉政;陳健;;關(guān)于格子Boltzmann方法的幾個(gè)問(wèn)題[A];中國(guó)力學(xué)大會(huì)-2015論文摘要集[C];2015年

3 房亮;李孝偉;房正;;基于控制理論和格子Boltzmann方法的氣動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)[A];第八屆全國(guó)流體力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2014年

4 張傳虎;徐小蓉;孫其誠(chéng);金峰;;自由表面顆粒流的Lattice Boltzmann三維模擬[A];2014顆粒材料計(jì)算力學(xué)會(huì)議論文集[C];2014年

5 沈志恒;陸慧林;;基于格子-Boltzmann方法運(yùn)動(dòng)顆粒群曳力系數(shù)的數(shù)值研究[A];中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)'2009論文摘要集[C];2009年

6 劉加利;張繼業(yè);張衛(wèi)華;;基于格子Boltzmann方法的運(yùn)動(dòng)物體繞流研究[A];第十四屆全國(guó)非線性振動(dòng)暨第十一屆全國(guó)非線性動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性學(xué)術(shù)會(huì)議摘要集與會(huì)議議程[C];2013年

7 Yu CHEN;Shulong TENG;Hirotada OHASHI;;On the Lattice Boltzmann Modeling of Multi-Phase Flows[A];Genetic Algorithm and Its Application to Physics, Life Science and Engineering--Proceedings of CCAST (World Laboratory) Workshop[C];1999年

8 Chunchun Li;Jun Li;;Collaborative Filtering Based on Dual Conditional Restricted Boltzmann Machines[A];第36屆中國(guó)控制會(huì)議論文集（G）[C];2017年

9 馮士德;;多種粒子相耦合的格子Boltzmann模型[A];“力學(xué)2000”學(xué)術(shù)大會(huì)論文集[C];2000年

10 馮士德;;多組份流體的格子模型Boltzmann[A];第十四屆全國(guó)水動(dòng)力學(xué)研討會(huì)文集[C];2000年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 羅康;電熱對(duì)流格子-Boltzmann模擬及穩(wěn)定性分析[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

2 徐磊;格子Boltzmann方法及其并行算法研究[D];上海大學(xué);2018年

3 單鋒;格子Boltzmann方法在高強(qiáng)度聚焦超聲建模中的應(yīng)用研究[D];南京大學(xué);2017年

4 李凱;可壓縮格子Boltzmann方法研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2016年

5 尹顯利;彈性波方程的格子Boltzmann方法研究[D];吉林大學(xué);2016年

6 劉艷紅;電磁波的格子Boltzmann方法研究[D];吉林大學(xué);2013年

7 李婷婷;彈性動(dòng)力學(xué)變形的格子Boltzmann方法研究[D];吉林大學(xué);2013年

8 張文歡;基于格子Boltzmann方法的撞擊流流動(dòng)不穩(wěn)定性的數(shù)值研究[D];華中科技大學(xué);2013年

9 劉紅娟;基于格子Boltzmann方法的撞擊流的數(shù)值研究[D];華中科技大學(xué);2007年

10 史秀波;用于波動(dòng)方程的格子Boltzmann方法及數(shù)值模擬研究[D];吉林大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 汪祥;介電液體電熱對(duì)流的介觀格子-Boltzmann模擬[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

2 田亮亮;液滴在化學(xué)圖案化表面蒸發(fā)行為的格子Boltzmann模擬研究[D];華南理工大學(xué);2018年

3 王元?jiǎng)P;基于格子Boltzmann方法的流動(dòng)與多孔介質(zhì)換熱研究[D];鄭州大學(xué);2018年

4 雷娟霞;一類(lèi)非線性偏微分方程的格子Boltzmann方法及其數(shù)值模擬[D];北方民族大學(xué);2018年

5 范興歡;基于格子Boltzmann方法的柔性管道內(nèi)聲傳播數(shù)值模擬研究[D];大連理工大學(xué);2018年

6 吳齊峰;基于OpenFOAM的格子Boltzmann通量求解器研究[D];南京航空航天大學(xué);2018年

7 呂姝辰;微通道內(nèi)氣體混相驅(qū)替的格子Boltzmann模擬[D];大連理工大學(xué);2018年

8 吳念;基于格子Boltzmann方法的散熱數(shù)值仿真研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2015年

9 周王軍;粘彈性繞流及顆粒兩相流動(dòng)的格子Boltzmann方法數(shù)值模擬[D];華東理工大學(xué);2018年

10 尤文玉;非牛頓流體的軸對(duì)稱(chēng)格子Boltzmann模型建立及數(shù)值模擬[D];華東理工大學(xué);2018年

本文編號(hào)：2647550