傳統(tǒng)LBM方法在用來(lái)分析大雷諾數(shù)非牛頓流體時(shí),體現(xiàn)出較低的穩(wěn)定性和精度,當(dāng)逐步增大雷諾數(shù)到一定數(shù)值時(shí),此種現(xiàn)象更為突出。文中針對(duì)這個(gè)問(wèn)題,提出一種修正LBM可以有效提高大雷諾數(shù)的Herschel-Bulkley流體流動(dòng)分析時(shí)的穩(wěn)定性和精度,將Herschel-Bulkley流體的非牛頓性看作一項(xiàng)特殊的外力項(xiàng),并將上述提出的方法應(yīng)用于頂蓋驅(qū)動(dòng)流的數(shù)值模擬分析中,討論了在剪切變稀和剪切增稠兩種情況下,逐步增大雷諾數(shù)時(shí)流線圖以及主渦中心位置的變化,結(jié)果證明提出的方法可以有效應(yīng)用于大雷諾數(shù)Herschel-Bulkley流體流動(dòng)的分析中。為了驗(yàn)證此方法的可行性,利用泊肅葉流的理論解與上述方法的數(shù)值解進(jìn)行對(duì)比,并分析了初始屈服應(yīng)力,冪律指數(shù)以及格子大小對(duì)LBM數(shù)值模擬結(jié)果的影響。 

【文章來(lái)源】：工程熱物理學(xué)報(bào). 2019,40(11)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

相對(duì)誤差Fig.2只elativeErrora

０．１，其他三面均??不設(shè)置速度，動(dòng)力黏度設(shè)置為（）．〇１，則通過(guò)改變ｉ??的大小即可控制雷諾數(shù)的大校??下面將對(duì)ｎ?＜?１與ｎ?＞１兩種情況分別進(jìn)行討??論，ｎ?＜?１時(shí)，對(duì)應(yīng)的是剪切變稀型流體，這里取??ｎ＝０．９；?ｎ?＞?１時(shí)，對(duì)應(yīng)的是剪切增稠型流體，這里??取?ｎ＝１．３。??３＿１?ｎ＝０．９?的?Ｈｅｒｓｃｈｅｌ－Ｂｕｌｋｌｅｙ?頂蓋驅(qū)動(dòng)流??ｎ＝０．９，設(shè)置四組不同雷諾數(shù)進(jìn)行分析，其雷諾??數(shù)分別為１５００，?４０００，?７５００及９０００，獲得的流線??圖如圖３所示，每個(gè)流線圖主渦的中心坐標(biāo)如表１??所示．??根據(jù)流線圖可以看出，當(dāng)雷諾數(shù)逐漸增大到??９０００時(shí)，數(shù)值模擬結(jié)果一直是穩(wěn)定的，主渦的中心??位置大體一致，但是在／？ｃ＝９０００時(shí)，主渦的形狀開(kāi)??（ａ）?Ｓｔｒｅａｍｌｉｎｅｓ?ｆｏｒ?／？ｅ＝１５００??（ｂ）辦＝４０００時(shí)的流線圖??（ｂ）?Ｓｔｒｅａｍｌｉｎｅｓ?ｆｏｒ?／？ｅ＝４０００??（ｃ）?Ｓｔｒｅａｍｌｉｎｅｓ?ｆｏｒ?Ｒｅ＝１５００??（ｄ）?Ｓｔｒｅａｍｌｉｎｅｓ?ｆｏｒ?／？ｅ＝９０００??圖３?ｎ＝０．９時(shí)，不同雷諾數(shù)的流線圖??Ｆｉｇ．?３?Ｔｈｅ?ｓｔｒｅａｍｌｉｎｅｓ?ｆｏｒ?ｎ＝０．９?ｗｉｔｈ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?Ｒｅｙｎｏｌｄｓ??ｎｕｍｂｅｒｓ??始發(fā)生明顯的變化，主渦的中心位置也偏離方腔中??心較遠(yuǎn)，此時(shí)考慮是由于隨著雷諾數(shù)的增大，流體??逐漸由穩(wěn)流狀態(tài)變?yōu)榱送牧鳡顟B(tài)。??表１?ｒｔ＝０．９時(shí)，不同雷諾數(shù)，主渦的中心位置??Ｔａｂｌｅ?１?Ｔｈｅ?ｌｏｃａｔｉｏｎｓ?ｏｆ?ｖｏｒｔｅｘｅｓ?ｆｏｒ?ｎ＝０．９?ｗｉｔｈ??ｄｉｆｆｅｒ

２６２０??工程熱物理學(xué)報(bào)??４０卷??數(shù)分別為１５００，?４０００，?７５００及９０００，獲得的流線??圖如圖４所示，每個(gè)流線圖主渦的中心坐標(biāo)如表２??所示．??根據(jù)流線圖可以看出，當(dāng)雷諾數(shù)逐漸增大時(shí)，數(shù)??值模擬結(jié)果相對(duì)穩(wěn)定，與剪切變稀型流體相比，當(dāng)??ｆｌｅ＝９（Ｋ）０時(shí)，流線圖仍表現(xiàn)出相對(duì)規(guī)則的形狀。??根據(jù)表２可知，隨著雷諾數(shù)増大，主渦的中心??位置逐漸向方腔的中心靠近，與ｎ＝０．９的情況相比??有所不同，特別是＂ｅ＝９０００時(shí)的結(jié)果。因此，冪律??指數(shù)ｎ對(duì)數(shù)值分析的結(jié)果有較為重要的影響。??對(duì)比圖３和圖４，表１和表２，可以發(fā)現(xiàn)，在相同??（ａ）／？ｅ＝１５００時(shí)的流線圖??（ａ）?Ｓｔｒｅａｍｌｉｎｅｓ?ｆｏｒ?１５００??（ｂ）?Ｓｔｒｅａｍｌｉｎｅｓ?ｆｏｒ?／？ｅ＝４０００??（ｃ）?／？ｅ＝７５００時(shí)的流線圖??（ｃ）?Ｓｔｒｅａｍｌｉｎｅｓ?ｆｏｒ?／？ｅ＝７５００??（ｄ）心＝９０００時(shí)的流線圖??（ｄ）?Ｓｔｒｅａｍｌｉｎｅｓ?ｆｏｒ?／？ｅ＝９０００??圖４?ｎ＝１．３時(shí)，不同雷諾數(shù)的流線圖??Ｆｉｇ．?４?Ｔｈｅ?ｓｔｒｅａｍｌｉｎｅｓ?ｆｏｒ?ｎ＝１．３?ｗｉｔｈ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ，?Ｒｅｙｎｏｌｄｓ??ｎｕｍｂｅｒｓ??表２?ｎ＝１．３時(shí)，不同雷諾數(shù)，主渦的中心位置??Ｔａｂｌｅ?２?Ｔｈｅ?ｌｏｃａｔｉｏｎｓ?ｏｆ?ｖｏｒｔｅｘｅｓ?ｆｏｒ?ｎ＝１．３?ｗｉｔｈ??ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?Ｒｅｙｎｏｌｄｓ?ｎｕｍｂｅｒ??雷諾數(shù)??主渦中心位置??１５００??（０．５３２１，?０．５９５５）??４０００??（０．５１３９，?０．５６６４）??７５００??（０．５１０１

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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