本文選題：格子Boltzmann方法　切入點(diǎn)：兩相流動(dòng)　出處：《西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)》2016年09期 　論文類(lèi)型：期刊論文

【摘要】：根據(jù)最近提出并發(fā)展的相場(chǎng)格子Boltzmann方法,建立了阻塞氣道重開(kāi)過(guò)程的不混溶兩相流動(dòng)模型和計(jì)算方法�；谧杂赡芾碚�、引入指示函數(shù)對(duì)兩相流體界面進(jìn)行描述,指示函數(shù)的演化遵循Cahn-Hilliard方程,具有堅(jiān)實(shí)的物理基礎(chǔ);通過(guò)壓力分布函數(shù)對(duì)流場(chǎng)信息進(jìn)行求解,可有效降低密度梯度離散所誘發(fā)的數(shù)值不穩(wěn)定性;引入勢(shì)能形式的界面張力項(xiàng),與壓力形式的相比可有效抑制界面處的假擬速度。應(yīng)用該模型對(duì)液橋重開(kāi)的兩相流動(dòng)過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值研究,并著重分析了毛細(xì)數(shù)對(duì)阻塞液橋演化過(guò)程的影響,結(jié)果表明,阻塞液橋的軸向厚度變化存在臨界毛細(xì)數(shù)現(xiàn)象,當(dāng)毛細(xì)數(shù)大于臨界值時(shí),阻塞液橋的軸向厚度隨時(shí)間逐漸減小,最終發(fā)生破裂,實(shí)現(xiàn)氣道的重開(kāi);利用該模型重現(xiàn)了無(wú)液滴和有液滴形成的兩種氣道重開(kāi)現(xiàn)象,對(duì)比研究發(fā)現(xiàn),在無(wú)液滴形成的氣道重開(kāi)過(guò)程中,壁面經(jīng)歷的壓力變化更大。研究工作可為深入認(rèn)識(shí)人體肺氣道的生理病理機(jī)制、微通道內(nèi)不混溶兩相流體的流動(dòng)規(guī)律提供一定的理論依據(jù)。
[Abstract]:Based on the recently proposed and developed phase field lattice Boltzmann method, an immiscible two-phase flow model and a computational method for re-opening of blocked airways are established. Based on the theory of free energy, an indicator function is introduced to describe the interface of the two-phase fluid. The evolution of the indicator function follows the Cahn-Hilliard equation and has a solid physical foundation; the numerical instability induced by density gradient discretization can be effectively reduced by solving the flow field information of the pressure distribution function; the interfacial tension term in the form of potential energy is introduced. Compared with the pressure form, the pseudo-pseudo velocity at the interface can be suppressed effectively. The numerical study on the two-phase flow process of the reopening of the liquid bridge is carried out by using the model, and the effect of the capillary number on the evolution process of the blocked liquid bridge is emphatically analyzed. The results show that, When the capillary number is greater than the critical value, the axial thickness of the clogged liquid bridge decreases gradually with time, and finally breaks down, realizing the re-opening of the airway. The model was used to reproduce the re-opening of two kinds of airways without droplets and droplets. The results of comparative study showed that in the course of re-opening of airways without droplets, The study can provide a theoretical basis for further understanding the physiological and pathological mechanism of human pulmonary duct and the flow law of immiscible two-phase fluid in microchannels.
【作者單位】： 西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51176146,51506168) 中組部“千人計(jì)劃”青年人才項(xiàng)目 西安交通大學(xué)青年拔尖人才支持計(jì)劃
【分類(lèi)號(hào)】：TK124

【參考文獻(xiàn)】

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3 許世雄,Y T Chew,HTLow,計(jì)琳,呂嵐;下呼吸道重開(kāi)的生物流體力學(xué)研究:理論分析[J];水動(dòng)力學(xué)研究與進(jìn)展(A輯);2001年01期

4 許世雄,Y.T.Chew,H.T.Low,計(jì)琳,呂嵐;下呼吸道重開(kāi)的生物流體力學(xué)研究:實(shí)驗(yàn)?zāi)M[J];生物物理學(xué)報(bào);2000年02期

【共引文獻(xiàn)】

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5 許世雄,Y T Chew,HTLow,計(jì)琳,呂嵐;下呼吸道重開(kāi)的生物流體力學(xué)研究:理論分析[J];水動(dòng)力學(xué)研究與進(jìn)展(A輯);2001年01期

【二級(jí)參考文獻(xiàn)】

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3 許世雄,Y.T.Chew,H.T.Low,計(jì)琳,呂嵐;下呼吸道重開(kāi)的生物流體力學(xué)研究:實(shí)驗(yàn)?zāi)M[J];生物物理學(xué)報(bào);2000年02期

4 聶小波,張忠珍,符鴻源,沈隆鈞,王繼海;瑞利-泰勒不穩(wěn)定性的格子玻耳茲曼模擬[J];物理學(xué)報(bào);1997年08期

【相似文獻(xiàn)】

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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

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

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