多孔介質(zhì)內(nèi)的流體流動(dòng)問(wèn)題已然成為了研究熱點(diǎn)領(lǐng)域,不過(guò)目前的研究大多是針對(duì)于牛頓流體。而涉及到非牛頓流體的行業(yè)越來(lái)越多,包括食品、石油、化學(xué)、塑料等廣泛領(lǐng)域。所以其在多孔介質(zhì)中的流動(dòng)也有著普遍的工程應(yīng)用背景,例如化工工程中填充塔的性能優(yōu)化、地下水的凈化、礦產(chǎn)資源的開(kāi)采以及尾氣排放凈化等問(wèn)題。研究非牛頓流體在多孔介質(zhì)內(nèi)的流動(dòng)特性具有具有重要的工程實(shí)際意義。格子玻爾茲曼方法(Lattice Boltzmann method,LBM)作為一種介觀分析方法具有眾多優(yōu)點(diǎn),例如并行性能好、邊界條件處理方便、計(jì)算效率高等。本文主要研究建立非牛頓流體多孔介質(zhì)流動(dòng)LBM的分析模型,并分析其流動(dòng)規(guī)律。研究?jī)?nèi)容源自國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于格子Boltzmann方法多孔介質(zhì)及兩相流動(dòng)的數(shù)值模擬研究”。首先基于滲流模型的LBM對(duì)在REV尺度多孔介質(zhì)中的牛頓流體流動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行研究。該模型在演化方程中增加了一個(gè)作用力項(xiàng),并且在平衡態(tài)分布函數(shù)和作用力項(xiàng)中引入了孔隙率,以此來(lái)體現(xiàn)多孔介質(zhì)對(duì)流動(dòng)的作用。通過(guò)計(jì)算機(jī)編程分別模擬了牛頓流體的平面Poiseuille流和充滿多孔介質(zhì)的等直流道中的流動(dòng),得到穩(wěn)定后的速度場(chǎng),將結(jié)果與...

【文章頁(yè)數(shù)】：79 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 論文研究背景和意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展
        1.2.1 格子Boltzmann方法的發(fā)展
        1.2.2 格子Boltzmann方法在多孔介質(zhì)方面的的研究進(jìn)展
        1.2.3 LBM在廣義牛頓流體方面的研究進(jìn)展
    1.3 課題研究?jī)?nèi)容
    1.4 本文特色和創(chuàng)新之處
    1.5 本文工作和安排
第2章 格子Boltzmann方法概述
    2.1 格子Boltzmann方法的理論基礎(chǔ)
    2.2 格子Boltzmann方法的基本模型
    2.3 邊界條件處理
        2.3.1 周期性邊界條件處理格式
        2.3.2 標(biāo)準(zhǔn)反彈格式
        2.3.3 非平衡態(tài)外推格式
        2.3.4 充分發(fā)展格式
    2.4 本章小結(jié)
第3章 多孔介質(zhì)流動(dòng)的LBM模型
    3.1 孔隙尺度LBE方法
    3.2 REV尺度LBE方法
        3.2.1 部分反彈模型
        3.2.2 阻力模型
    3.3 本章小節(jié)
第4章 牛頓流體在多孔介質(zhì)中流動(dòng)的數(shù)值模擬
    4.1 牛頓流體等直流道的數(shù)值模擬
        4.1.1 雷諾數(shù)的影響
        4.1.2 粘度的影響
    4.2 多孔介質(zhì)參數(shù)
    4.3 多孔介質(zhì)流的模擬驗(yàn)證
    4.4 多孔介質(zhì)中的流動(dòng)數(shù)值模擬對(duì)照實(shí)驗(yàn)
        4.4.1 雷諾數(shù)的影響
        4.4.2 粘度的影響
        4.4.3 孔隙率的影響
    4.5 多孔介質(zhì)帶來(lái)的影響
    4.6 本章小結(jié)
第5章 冪率流體在多孔介質(zhì)流動(dòng)的模型及數(shù)值模擬
    5.1 冪率流體在多孔介質(zhì)流動(dòng)模型
        5.1.1 冪率流體
        5.1.2 根據(jù)剪切粘度迭代求解松弛時(shí)間
        5.1.3 演化方程
    5.2 冪律流體多孔介質(zhì)流動(dòng)LBM模型驗(yàn)證
    5.3 冪率流體多孔介質(zhì)流動(dòng)的數(shù)值模擬
        5.3.1 雷諾數(shù)的影響
        5.3.2 孔隙率的影響
        5.3.3 冪律指數(shù)的影響
    5.4 Darcy數(shù)對(duì)冪律流體多孔介質(zhì)流的影響
    5.5 軸對(duì)稱的多孔介質(zhì)流動(dòng)格子Boltzmann模型
    5.6 軸對(duì)稱的多孔介質(zhì)流動(dòng)數(shù)值模擬
    5.7 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
碩士期間發(fā)表論文



本文編號(hào)：3801219