本文選題：氣固兩相流　切入點(diǎn)：細(xì)微顆粒　出處：《華中科技大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：細(xì)微顆粒在流體中的輸運(yùn)作為多相流領(lǐng)域的一類(lèi)普遍現(xiàn)象,廣泛存在于自然界與能源化工生產(chǎn)當(dāng)中,例如近些年來(lái)越來(lái)越頻發(fā)的霧霾天氣。鑒于我國(guó)現(xiàn)在面臨嚴(yán)峻的空氣污染(主要是細(xì)微顆粒物的污染),對(duì)于顆粒污染的控制與治理越來(lái)越緊迫。因此,對(duì)細(xì)微顆粒物在流體中輸運(yùn)規(guī)律與特性的研究有重要的意義。隨著大型計(jì)算機(jī)性能的不斷提高,數(shù)值模擬方法也被迅速的應(yīng)用到多相流領(lǐng)域的研究中,相對(duì)于傳統(tǒng)的數(shù)值計(jì)算方法而言,基于介觀模型的格子Boltzmann方法具有較多優(yōu)點(diǎn)。因此這一方法被廣泛的應(yīng)用于計(jì)算流體力學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域,其中包括氣固兩相流的數(shù)值模擬。對(duì)于細(xì)微顆粒在流體中的輸運(yùn),很多學(xué)者作了相關(guān)工作。然而他們多數(shù)都是針對(duì)等溫條件下的研究,對(duì)于非等溫流場(chǎng)中細(xì)微顆粒運(yùn)動(dòng)的研究則相對(duì)較少。因此本文將采用不可壓雙分布熱格子Boltzmann模型來(lái)研究細(xì)微顆粒在非等溫流場(chǎng)中的輸運(yùn)與沉積特性。首先將格子Boltzmann方法與拉格朗日跟蹤法結(jié)合,數(shù)值計(jì)算了等溫條件下的細(xì)微顆粒在方腔中的輸運(yùn),并與文獻(xiàn)對(duì)比,結(jié)果吻合較好。然后對(duì)細(xì)微顆粒在由壁面溫差引起的方腔自然對(duì)流中的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算。結(jié)果表明,當(dāng)Rayleigh數(shù)較小時(shí),顆粒在流場(chǎng)中形成穩(wěn)定的準(zhǔn)平衡區(qū)域,此時(shí)粒徑大小對(duì)顆粒的運(yùn)動(dòng)特性的影響較為明顯;隨著Rayleigh數(shù)增大,粒徑大小的影響逐漸減弱,當(dāng)Rayleigh數(shù)增大到6×105這一臨界值時(shí),粒徑大小的影響基本可以忽略;同時(shí),結(jié)果還顯示,熱泳力與布朗擴(kuò)散效應(yīng)是影響細(xì)微顆粒的主要作用力。最后,進(jìn)一步研究了細(xì)微顆粒在由方腔內(nèi)的方形冷熱源引起的自然對(duì)流中的輸運(yùn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn):Rayleigh數(shù)一定時(shí),顆粒的沉積率隨著粒徑的增加顯著增加;Rayleigh數(shù)較小時(shí),顆粒在流場(chǎng)方形冷熱源周?chē)纬梢粋€(gè)環(huán)形;隨著Rayleigh數(shù)增大,顆粒分布越來(lái)越均勻,且沉積率也隨之減小;Rayleigh數(shù)一定時(shí),隨著方形冷熱源數(shù)目的增加,顆粒沉積率增加;而保持冷熱源單位長(zhǎng)度的表面積一定,將其由豎直放置改為水平放置時(shí),顆粒的沉積率也會(huì)增加。
[Abstract]:As a common phenomenon in the field of multiphase flow, the transport of fine particles in fluid exists widely in nature and energy chemical industry. For example, in recent years, haze weather has become more and more frequent. In view of the severe air pollution in China (mainly the pollution of fine particles), the control and control of particulate pollution is becoming more and more urgent. It is of great significance to study the transport laws and characteristics of fine particles in fluid. With the continuous improvement of the performance of large scale computers, numerical simulation methods have been rapidly applied to the study of multiphase flow. The lattice Boltzmann method based on mesoscopic model has many advantages over traditional numerical methods, so it is widely used in various fields of computational fluid dynamics. This includes numerical simulation of gas-solid two-phase flows. Many scholars have done relevant work on the transport of fine particles in the fluid. However, most of them have been studied under isothermal conditions. Therefore, the incompressible double-distributed thermal lattice Boltzmann model is used to study the transport and deposition characteristics of fine particles in non-isothermal flow field. The Boltzmann method is combined with the Lagrangian tracking method. The transport of fine particles in a square cavity under isothermal conditions is numerically calculated, and the results are in good agreement with the literature. Then, the motion of fine particles in a square cavity caused by wall temperature difference is numerically calculated. The results show that, When the Rayleigh number was small, the particle formed a stable quasi-equilibrium region in the flow field, and the effect of particle size on particle motion was obvious, and the influence of particle size gradually weakened with the increase of Rayleigh number. When the Rayleigh number reaches the critical value of 6 脳 10 ~ 5, the influence of particle size can be neglected, and the results also show that the thermal swimming force and the Brownian diffusion effect are the main forces affecting the fine particles. The transport of fine particles in natural convection caused by square heat and cold sources in a square cavity is further studied. The results show that the deposition rate of fine particles increases significantly with the increase of particle size and decreases with the increase of particle size. The particles form a ring around the square heat and cold sources in the flow field, the particle distribution becomes more and more uniform with the increase of the Rayleigh number, and the deposition rate decreases with the increase of the number of the square cooling and heat sources, and the particle deposition rate increases with the increase of the number of the square cold and heat sources. When the surface area of the unit length of the heat and cold source is kept constant, the deposition rate of the particles will also increase when the unit length of the source is changed from vertical to horizontal.
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：X513;O359

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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

2 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

3 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

4 ;New Boundary Treatment Methods for Lattice Boltzmann Method[J];Wuhan University Journal of Natural Sciences;2003年01期

5 ;Gas kinetic algorithm for flows in Poiseuille-like microchannels using Boltzmann model equation[J];Science in China(Series G:Physics,Mechanics & Astronomy);2005年04期

6 田紅曉;劉全生;阿其拉圖;;二粒子Boltzmann方程組的初始層解[J];內(nèi)蒙古大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年04期

7 黃祖洽,丁鄂江;Boltzmann方程的理論和應(yīng)用[J];物理學(xué)進(jìn)展;1986年03期

8 劉清榮;;線性Boltzmann方程解的存在性和界[J];純粹數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué);1987年00期

9 陳建寧;Boltzmann方程的兩個(gè)解的平均作為二粒子Boltzmann方程系的解[J];數(shù)學(xué)物理學(xué)報(bào);1990年03期

10 ;A 1D Lattice-Boltzmann Model with Energy Equation[J];Wuhan University Journal of Natural Sciences;1996年Z1期

相關(guān)會(huì)議論文 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(xué)2000”學(xué)術(shù)大會(huì)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(guó)水動(dòng)力學(xué)研討會(huì)文集[C];2000年

4 梁宏;施保昌;;基于相場(chǎng)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(guó)流體力學(xué)數(shù)值方法研討會(huì)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(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)成立50周年暨中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)’2007論文摘要集（下）[C];2007年

6 李志輝;方明;唐少?gòu)?qiáng);;氣體運(yùn)動(dòng)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(xué)會(huì)第18屆學(xué)術(shù)年會(huì)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(dòng)流體[A];第十六屆全國(guó)流體力學(xué)數(shù)值方法研討會(huì)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(jì)算方法研究[A];中國(guó)力學(xué)大會(huì)——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(xué)[A];錢(qián)學(xué)森技術(shù)科學(xué)思想與力學(xué)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(yùn)動(dòng)論隱式格式及應(yīng)用研究[A];中國(guó)力學(xué)大會(huì)——2013論文摘要集[C];2013年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

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

2 胡安杰;多相流動(dòng)格子Boltzmann方法研究[D];重慶大學(xué);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(fēng)工程中的應(yīng)用[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

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

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

6 謝海瓊;基于格子Boltzmann方法模擬熱毛細(xì)對(duì)流[D];重慶大學(xué);2015年

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

8 羅忠賢;聯(lián)合格子Boltzmann方法和X-ray CT成像技術(shù)研究開(kāi)級(jí)配瀝青混合料中水的輸運(yùn)規(guī)律[D];西南交通大學(xué);2015年

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

10 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(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 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(xué);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(xué);2015年

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

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

6 周訓(xùn);單氣泡沿過(guò)熱曲面運(yùn)動(dòng)的格子Boltzmann方法模擬[D];大連理工大學(xué);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(xué);2015年

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

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

10 李婷;基于格子Boltzmann方法的自由表面模擬[D];東北大學(xué);2014年

，

本文編號(hào)：1680823