本文關(guān)鍵詞：基于格子Boltzmann方法的毛細管節(jié)流特性研究

  更多相關(guān)文章： 格子Boltzmann方法 毛細管 節(jié)流 氣液相變

【摘要】：隨著經(jīng)濟的發(fā)展,能源消耗劇增,節(jié)能與環(huán)保的主張開始在世界范圍內(nèi)得到響應(yīng)。與此同時,人民生活水平的日益提高,家電數(shù)量急劇增長,具備相當好的節(jié)能前景。毛細管作為冰箱和空調(diào)制冷循環(huán)系統(tǒng)中的常見的節(jié)流降壓原件,其節(jié)流特性對制冷系統(tǒng)的制冷效率有很大的影響,所以,對毛細管的節(jié)流性能進行深入研究有重要的意義。本文從介觀角度出發(fā),應(yīng)用格子Boltzmann方法作為數(shù)值模擬手段,選擇了可用于大密度比兩相流動的自由能等溫模型,模擬了氣泡生成前的氣液兩相流動。首先回顧了毛細管節(jié)流的研究背景和發(fā)展進程,又介紹了格子Boltzmann方法模擬多相流問題的模型與其應(yīng)用。為驗證本文編寫程序的正確性,對雙氣泡的運動融合過程進行了模擬,模擬結(jié)果與參考文獻相吻合。以R600a為工質(zhì),在方形毛細管亞穩(wěn)態(tài)液相區(qū)的起始處取一管段進行流動模擬,在計算時間內(nèi)密度始終保持不變,對此加以分析并提出了分段模擬毛細管可行性低的觀點。通過壓縮毛細管的管長并保持其他物性參數(shù)不變實現(xiàn)了對目標管段的全段模擬。經(jīng)過大量的計算和調(diào)試,對不同的初始條件和邊界條件進行選擇,模擬了毛細管內(nèi)相變過程,獲得了該過程中毛細管內(nèi)部的密度圖、壓力圖、流線圖。并討論了不同管長壓縮比下的流動以驗證模擬結(jié)果,得出結(jié)論：亞穩(wěn)態(tài)液相區(qū)起始處即有氣體附著于壁面產(chǎn)生,此后低密度區(qū)不斷沿壁面周向和毛細管流動方向擴展,并被內(nèi)部高速流體裹挾著向中心靠攏,最終匯合形成大的低密度區(qū),為大量氣泡的生成提供基礎(chǔ)。據(jù)此,推測毛細管中的相變過程機理為,首先在壁面處產(chǎn)生微量氣體,然后沿周向并向后和向中心逐漸擴展。
【關(guān)鍵詞】：格子Boltzmann方法 毛細管 節(jié)流 氣液相變
【學位授予單位】：大連海事大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB657
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 符號表10-11
• 第1章 緒論11-18
• 1.1 研究背景和意義11-13
• 1.2 國內(nèi)外研究概況13-16
• 1.2.1 毛細管節(jié)流研究狀況13-15
• 1.2.2 格子Boltzmann方法應(yīng)用于微小通道兩相流的研究狀況15-16
• 1.3 論文主要內(nèi)容16-17
• 1.4 本章小結(jié)17-18
• 第2章 格子Boltzmann方法基本理論18-28
• 2.1 格子Boltzmann方法理論簡介18-20
• 2.2 分布函數(shù)20
• 2.3 演化方程20-22
• 2.4 平衡態(tài)分布函數(shù)22-23
• 2.5 邊界處理23-27
• 2.5.1 周期性邊界處理格式24-25
• 2.5.2 對稱邊界處理格式25
• 2.5.3 充分發(fā)展邊界處理格式25
• 2.5.4 反彈格式25-26
• 2.5.5 分布函數(shù)外推格式26
• 2.5.6 非平衡態(tài)外推格式26-27
• 2.6 本章小結(jié)27-28
• 第3章 大密度比自由能模型及程序驗證28-37
• 3.1 大密度比自由能模型28-34
• 3.1.1 無壓力梯度的兩相流模擬28-30
• 3.1.2 壓力修正30-32
• 3.1.3 弛豫時間與遷移率32
• 3.1.4 運行算法32-34
• 3.2 兩氣泡上升融合模擬34-36
• 3.3 本章小結(jié)36-37
• 第4章 方形毛細管亞穩(wěn)態(tài)液相段流動模擬37-54
• 4.1 幾何參數(shù)與物性參數(shù)的確定及其格子單位轉(zhuǎn)換37-41
• 4.2 初始條件設(shè)置41-51
• 4.2.1 與方程求解相關(guān)的參數(shù)41-50
• 4.2.2 流場初始化50-51
• 4.3 邊界條件設(shè)置51-53
• 4.3.1 進出口充分發(fā)展邊界51-52
• 4.3.2 進口周期性邊界,出口充分發(fā)展邊界52-53
• 4.4 本章小結(jié)53-54
• 第5章 方形毛細管節(jié)流過程模擬54-77
• 5.1 參數(shù)確定54-65
• 5.1.1 流場初始化54-58
• 5.1.2 邊界處理格式和弛豫時間58-64
• 5.1.3 與方程求解相關(guān)的參數(shù)64-65
• 5.1.4 初始化總結(jié)65
• 5.2 優(yōu)化改進65-71
• 5.2.1 迭代格式修正65-66
• 5.2.2 邊界壓力控制66-71
• 5.3 對不同管長壓縮比的再討論71-76
• 5.4 本章小結(jié)76-77
• 第6章 結(jié)論與展望77-78
• 6.1 結(jié)論77
• 6.2 展望77-78
• 參考文獻78-82
• 致謝82-83
• 作者簡介83

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 孫成海,王保國,沈孟育;Adaptive Lattice Boltzmann Model for Compressible Flows[J];Tsinghua Science and Technology;2000年01期

2 ;Study on One-Dimensional Model of Traffic Flow with Stochastic Deceleration via Lattice Boltzmann Method[J];Journal of Shanghai University;2001年02期

3 張英魁 ,盧旭光;Boltzmann Equations with Quantum Effects (1):Long Time Behavior of Spatial Decay Solutions[J];Tsinghua Science and Technology;2002年03期

4 張英魁 ,盧旭光;Boltzmann Equations with Quantum Effects (2): Entropy Identity, Existence and Uniqueness of Spatial Decay Solutions[J];Tsinghua Science and Technology;2002年03期

5 吳波,鄭楚光,阮劍,黃素逸;十三點格子Boltzmann模型仿真[J];工程熱物理學報;2000年04期

6 孫成海;用格子Boltzmann模型模擬可壓縮完全氣體流動[J];計算物理;2000年04期

7 ;Lattice Boltzmann model for the perfect gas flows with near-vacuum region[J];Communications in Nonlinear Science & Numerical Simulation;2000年02期

8 張竹林;多組分介質(zhì)的向前和向后Boltzmann方程等效性[J];淮南工業(yè)學院學報;2000年03期

9 晏一光,吳波,鄭楚光;三維十五點格子Boltzmann模型仿真[J];工程熱物理學報;2001年04期

10 ;Application of lattice Boltzmann scheme to nanofluids[J];Science in China(Series E:Technological Sciences);2004年02期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 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

2 馮士德;;多種粒子相耦合的格子Boltzmann模型[A];“力學2000”學術(shù)大會論文集[C];2000年

3 馮士德;;多組份流體的格子模型Boltzmann[A];第十四屆全國水動力學研討會文集[C];2000年

4 梁宏;施保昌;;基于相場理論的不可壓格子Boltzmann兩相流模型及其應(yīng)用[A];第十六屆全國流體力學數(shù)值方法研討會2013論文集[C];2013年

5 丁麗霞;施衛(wèi)平;鄭海成;;格子Boltzmann方法模擬圓腔流[A];慶祝中國力學學會成立50周年暨中國力學學會學術(shù)大會’2007論文摘要集（下）[C];2007年

6 李志輝;方明;唐少強;;氣體運動論統(tǒng)一算法與DSMC方法描述Boltzmann方程的一致性研究[A];北京力學會第18屆學術(shù)年會論文集[C];2012年

7 譚玲燕;李秀文;李偉杰;;用Lattice Boltzmann方法模擬腔體內(nèi)攪動流體[A];第十六屆全國流體力學數(shù)值方法研討會2013論文集[C];2013年

8 李志輝;彭傲平;張涵信;;求解Boltzmann模型方程的高性能并行計算方法研究[A];中國力學大會——2013論文摘要集[C];2013年

9 馮士德;毛江玉;任榮彩;;格子Boltzmann數(shù)值流體力學[A];錢學森技術(shù)科學思想與力學論文集[C];2001年

10 彭傲平;李志輝;吳俊林;;求解Boltzmann模型方程的氣體運動論隱式格式及應(yīng)用研究[A];中國力學大會——2013論文摘要集[C];2013年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李元;格子Boltzmann方法的應(yīng)用研究[D];中國科學技術(shù)大學;2009年

2 胡安杰;多相流動格子Boltzmann方法研究[D];重慶大學;2015年

3 劉克同;新型格子Boltzmann流固耦合算法研究及其在橋梁風工程中的應(yīng)用[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

4 毛煜東;微納尺度傳熱問題的理論分析和格子Boltzmann數(shù)值模擬[D];山東大學;2015年

5 劉智翔;改進的格子Boltzmann方法研究及大規(guī)模并行計算[D];上海大學;2014年

6 劉超峰;微氣體表面粗糙效應(yīng)的格子Boltzmann模擬[D];復旦大學;2008年

7 杜睿;不可壓多松弛格子Boltzmann方法的研究及其應(yīng)用[D];華中科技大學;2007年

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

9 劉芳;格子Boltzmann方法求解偏微分方程的相關(guān)研究[D];吉林大學;2011年

10 張建影;用于復Ginzburg-Landau方程的格子Boltzmann方法[D];吉林大學;2011年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 葉麗娜;基于格子Boltzmann模型的Kuramoto-Sivashinsky方程的數(shù)值模擬研究[D];吉林大學;2011年

2 郭宇隆;基于格子Boltzmann方法的氣液混合流體模擬[D];華南理工大學;2015年

3 伍祥超;格子Boltzmann方法在流體流動及傳熱中的應(yīng)用研究[D];昆明理工大學;2015年

4 郭檻菲;格子Boltzmann方法在氣固兩相流中的應(yīng)用研究[D];山東大學;2015年

5 韓文驥;適合飛濺流動的格子Boltzmann方法數(shù)值研究[D];中國艦船研究院;2015年

6 周訓;單氣泡沿過熱曲面運動的格子Boltzmann方法模擬[D];大連理工大學;2015年

7 薛福;基于格子Boltzmann方法的飽和土壤滲流與傳熱數(shù)值研究[D];大連理工大學;2015年

8 羅豐;基于Boltzmann方程的一致氣體動力學格式對連續(xù)稀薄氣體流動的數(shù)值模擬的研究[D];湘潭大學;2015年

9 馮笑含;基于Boltzmann的煤層微孔道氣體流動規(guī)律研究[D];東北石油大學;2015年

10 王朝冰;基于格子Boltzmann方法的毛細管節(jié)流特性研究[D];大連海事大學;2016年

，

本文編號：624485