鈍體形式在生活中應用十分廣泛,如橋梁橋墩、房屋建筑等。當流體流經(jīng)這些物體時,由于鈍體的存在,改變了周圍流場的流動,從而產(chǎn)生一系列的鈍體空氣動力學問題。流體的流動常常伴隨著復雜的熱量交換,其研究對相關領域的理論發(fā)展和實際應用具有重要意義。格子Boltzmann方法作為最近三十年來發(fā)展起來的新型流體數(shù)值模擬方法,算法簡單,并行性高,對復雜邊界的處理具有顯著優(yōu)勢,現(xiàn)已應用到流體力學和熱力學的多個領域。本文綜述了國內(nèi)外鈍體繞流換熱的研究進展,并利用格子Boltzmann方法,采用C++編程對方柱形鈍體的繞流和多孔介質(zhì)對流換熱問題做了數(shù)值模擬,主要工作如下:從連續(xù)Boltzmann方程入手,通過對時間、空間和速度進行離散,推導了格子Boltzmann-BGK方程,并建立了宏觀物理量及邊界條件與格子Boltzmann方法的聯(lián)系。通過對格子Boltzmann方法的基本模型進行改進,將格子Boltzmann方法應用于換熱方面的研究。提出了一種復雜幾何邊界的程序語言處理方法,通過對單方柱繞流進行模擬,驗證了該方法的準確性。對單方柱繞流的模擬研究表明,Re數(shù)對方柱流場形態(tài)、升阻力的大小具有重要影響;對并列雙方柱繞流流場與柱間距的關系進行了模擬表明,當柱間距小于1.0倍方柱邊長時,流場表現(xiàn)出單方柱繞流狀態(tài);當方柱間距大于3倍方柱邊長時,方柱各自形成穩(wěn)定的卡門渦街。進一步對封閉方腔和Sierpinski地毯分形結構多孔介質(zhì)對流換熱進行模擬,結果表明,Ra數(shù)對自然對流換熱機理具有重要影響,Ra數(shù)較小時,換熱以熱傳導為主;Ra較大時,換熱主要表現(xiàn)為對流換熱;多孔介質(zhì)對流模擬結果表明,Re數(shù)越大,對流換熱的效果越好;增加入口速度,同樣可以達到強化換熱的目的。對于不同階數(shù)的分形結構,階數(shù)越高其換熱面積越大,但就最終的換熱效果而言,3階分形結構在所研究范圍內(nèi)是最優(yōu)的選擇。
【學位單位】：鄭州大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TK124
【部分圖文】：

改變了周圍流場的流動，。鈍體繞流問題與流體流經(jīng)鈍體產(chǎn)生的浸沒在其內(nèi)部的鈍體時，會在鈍體表面諾數(shù)達到一定范圍時，黏性邊界層會產(chǎn)沿著來流方向交替地產(chǎn)生脫離鈍體表面發(fā)放的漩渦會在鈍體表面上形成周期性期性的脈動流體力將引發(fā)鈍體周期性的改變鈍體尾流漩渦的發(fā)放狀態(tài)。當渦激引起鈍體共振，如水流對橋墩的沖擊作鈍體造成潛在的隱患，甚至會產(chǎn)生破壞很高的研究價值和廣泛的應用前景。研究的鈍體形式主要有圓柱、翼型和立進行了大量的實驗研究，尤其以圓柱繞響圓柱繞流流場特性的最主要參數(shù)是雷來流速度、圓柱體直徑、流動動力黏度。

====222i1/122/302 cccciis，ω 361,915,6,7,8ω= =±=±=,(,((5,67,81,32,40ccccc 11111110011110011111 =====222i1/7231/92/903ccccciiis，ω

圖 2.2 D2Q9 格子模型如下361,915,6,7,8=ω= ,,5,67,81,32,40ccccc地聲速，txcδδ= ， δ t， δ x分態(tài)分布函數(shù)采用如下形式( ) + + =+42i2ii21sscccucuρω Chapman Enskog展開[37]

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 房世龍;錢俊峰;陳紅;;圓柱橋墩清水局部沖刷透水三桿架體防護特性試驗研究[J];水電能源科學;2015年08期

2 孟祥奎;曹長青;;基于規(guī)則Sierpinski地毯結構模型的CaO孔道流動特性模擬[J];青島科技大學學報(自然科學版);2013年02期

3 邵傳平;;鈍體尾流控制機理及方法研究進展[J];力學進展;2008年03期

4 李小川;施明恒;;多孔介質(zhì)熱導率的數(shù)值計算[J];工程熱物理學報;2008年02期

5 李小川;施明恒;張東輝;;非均勻多孔介質(zhì)有效熱導率分析[J];工程熱物理學報;2006年04期

6 施衛(wèi)平,祖迎慶;用Lattice Boltzmann方法計算流體對曲線邊界的作用力[J];吉林大學學報(理學版);2005年02期

7 王遠成,吳文權;方柱繞流流場的RNG方法模擬研究[J];水動力學研究與進展(A輯);2004年S1期

8 張東輝,金峰,施明恒,楊浩;分形多孔介質(zhì)中的熱傳導[J];應用科學學報;2003年03期

9 趙海亮,李彥,徐旭常,李勇虎;氣固兩相流體繞方柱流動的PDPA實驗研究[J];中國電機工程學報;2003年05期

10 陳素琴,黃自萍,沈劍華,顧明;兩串列方柱繞流的干擾數(shù)值研究[J];同濟大學學報(自然科學版);2001年03期

本文編號：2820830