【摘要】：在多相流現(xiàn)象的研究中,構(gòu)建準(zhǔn)確穩(wěn)定的多相流模型一直是計算流體力學(xué)領(lǐng)域中的研究熱點�；诰Ц馚oltzmann方法已發(fā)展了眾多多相流模型,如偽勢模型、自由能模型和化學(xué)勢模型等。通過深入研究和分析發(fā)現(xiàn),化學(xué)勢多相流模型仍然存在一些缺陷:(1)不能適用于較低溫度和較大密度比的多相流現(xiàn)象的模擬,模型的穩(wěn)定性還有待提高;(2)模型忽略了在計算密度梯度和化學(xué)勢梯度時由所使用的數(shù)值方法帶來的計算誤差,使得其在模擬較為復(fù)雜的流體運動時難以得到精確的數(shù)值結(jié)果;(3)模擬產(chǎn)生的虛速度仍然太大。本文首先考慮使用真實流體系統(tǒng)的臨界溫度、臨界壓強和臨界密度以及格子單位下的長度和時間作為折合變量,對化學(xué)勢模型進行折合處理,提出了化學(xué)勢模型的折合形式,得到的折合形式中不再含有與具體物質(zhì)有關(guān)的參數(shù),從而使模型更具普適性;然后通過模擬氣液兩相過渡區(qū)的密度分布,比較了高階差分和原模型使用的中心差分在計算密度一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)的精度,發(fā)現(xiàn)選擇使用高階差分的計算結(jié)果更接近精確值;最后,通過模擬一些實例對折合形式下使用高階差分的化學(xué)勢模型進行了檢驗,結(jié)果發(fā)現(xiàn):使用改進模型得到的兩相密度共存曲線與Maxwell方法的理論結(jié)果吻合的很好,模擬的溫度范圍更廣,且能夠模擬的兩相密度比達到了10~8,模型的穩(wěn)定性顯著提高,并且配合使用精確差分力項模型得到的數(shù)值結(jié)果更加精確和可靠;此外,改進模型是滿足Laplace定律的,虛速度被大大降低。應(yīng)用所改進的模型,主要研究了液滴在傾斜化學(xué)異構(gòu)表面的解釘行為。將具有相同體積的三種不同初始狀態(tài)的液滴放置在相同化學(xué)異構(gòu)基底上,隨著基底逐漸傾斜,出現(xiàn)了三種不同的解釘行為:當(dāng)液滴初始為平衡態(tài)時,前后端接觸線同時解釘;當(dāng)液滴初始為收縮態(tài)時,前端接觸角先解釘同時伴隨著前端接觸線的快速滑動;當(dāng)液滴初始為延展態(tài)時,后端接觸角先解釘伴隨著后端接觸線的快速滑動。在接觸線完成局部調(diào)整后,由于三種情況下液滴體積相同,液滴會自然恢復(fù)到粘滑運動的臨界狀態(tài),進一步增大基板的傾斜角度達到15°時,三種情況下液滴幾乎同時開始發(fā)生粘滑運動。此外,在模擬過程中可以清晰的觀察到接觸線的運動情況,說明液滴的瞬間解釘行為實際上是一個動態(tài)過程。改進模型具有較高的穩(wěn)定性和數(shù)值精度,非常適合對液滴的電潤濕現(xiàn)象、液滴蒸發(fā)以及顆粒運動等復(fù)雜多相流體運動系統(tǒng)進行模擬。在接下來的研究中,我們也將應(yīng)用此模型對以上現(xiàn)象進行模擬并嘗試構(gòu)建三維模型,以此進一步提高模型的應(yīng)用價值。
【學(xué)位授予單位】：廣西師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：O359

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 劉瑩;章德發(fā);畢勇強;王夢洪;;主動脈弓及分支血管內(nèi)非穩(wěn)態(tài)血流分析[J];應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué);2015年04期

2 杜晶輝;劉旭;徐小平;;微流控芯片分選富集循環(huán)腫瘤細胞的研究進展[J];色譜;2014年01期

3 曾建邦;李隆鍵;廖全;崔文智;陳清華;潘良明;;基于相變過程的格子Boltzmann模型及應(yīng)用[J];科學(xué)通報;2010年03期

，

本文編號：2627885