發(fā)布時間：2018-11-22 17:00

【摘要】：晶格Boltzmann方法是起源于動理學(xué)理論和元胞自動機的介觀數(shù)值模擬方法,在模擬復(fù)雜流體運動,特別是顆粒懸浮運動和多相流等領(lǐng)域取得了顯著的成功.在計算流體與結(jié)構(gòu)之間的相互作用力時,通過引入相對速度,提出了伽利略不變的動量交換法.該方法簡單、精確、高效,而且與邊界的幾何形狀無關(guān);它只使用局部數(shù)據(jù),方便實施并行計算和三維模擬;它具有良好的穩(wěn)定性,流體力計算結(jié)果的波動非常小,甚至不需要進(jìn)行時間平滑處理.在數(shù)值模擬多相流的研究中,基于熱力學(xué)自由能理論計算非理想力,提出了同時滿足熱力學(xué)一致性和伽利略不變性的多相流模型.該模型物理清晰、易于實施,可以方便地配合不同的狀態(tài)方程用于模擬各種多相流系統(tǒng).化學(xué)勢是驅(qū)動相分離和表達(dá)潤濕性的有效途徑,在進(jìn)一步的研究中,借助化學(xué)勢計算非理想力,提出了基于化學(xué)勢的多相流模型.它在數(shù)學(xué)上等價于基于壓力張量計算非理想力的模型,但是避免了計算壓力張量和張量散度,獲得了更高的計算效率.該模型配合化學(xué)勢邊界條件,可以有效地模擬潤濕現(xiàn)象,其接觸角可以通過表面化學(xué)勢進(jìn)行線性調(diào)節(jié).
[Abstract]:Lattice Boltzmann method is a mesoscopic numerical simulation method derived from kinetic theory and cellular automata. It has achieved remarkable success in the simulation of complex fluid movements, especially in the fields of particle suspension and multiphase flow. In order to calculate the interaction between fluid and structure, the Galilean momentum exchange method is proposed by introducing relative velocity. The method is simple, accurate, efficient and independent of the geometric shape of the boundary. It has good stability, the fluctuation of the calculation results is very small, even need not be processed by time smoothing. In the study of numerical simulation of multiphase flow, based on the theory of thermodynamic free energy to calculate the non-ideal force, a multiphase flow model satisfying both thermodynamic consistency and Galileo invariance is proposed. The model is clear in physics and easy to implement. It can be easily used to simulate various multiphase flow systems with different equations of state. Chemical potential is an effective way to separate the driving phase and express wettability. In the further research, a multiphase flow model based on chemical potential is proposed by using the chemical potential to calculate the non-ideal force. It is mathematically equivalent to the model for calculating non-ideal forces based on pressure Zhang Liang, but it avoids calculating the divergence of pressure Zhang Liang and Zhang Liang, and achieves higher computational efficiency. The contact angle of the model can be adjusted linearly by the surface chemical potential in combination with the chemical potential boundary condition and the wetting phenomenon can be effectively simulated.
【作者單位】： 中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所水科學(xué)與技術(shù)研究室;廣西師范大學(xué)廣西多源信息挖掘與安全重點實驗室;
【基金】：國家自然科學(xué)基金(編號:11290164,11162002,11362003,11462003) 中國科學(xué)院知識創(chuàng)新工程領(lǐng)域前沿項目(編號:KJZD-EW-M03) 廣西自然科學(xué)基金(編號:2014GXNSFAA118018) 廣西高�？茖W(xué)技術(shù)研究重點項目(編號:KY2015ZD017)資助
【分類號】：O35

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本文編號：2349964