單氣泡沿過熱曲面運動的格子Boltzmann方法模擬.pdf

1、標準的格子Boltzmann方法(LBM)在計算規(guī)則區(qū)域內的流體流動和傳熱問題時有一定的優(yōu)勢，然而實際問題中流場區(qū)域往往具有不規(guī)則的復雜邊界，在這類問題中直角坐標下的LBM方法不僅無法準確描述計算域邊界，而且計算效率也不高，因此將貼體坐標引入到標準的LBM熱模型和多相流模型中具有重要的現(xiàn)實意義。
　　考慮到通用的插值格子Boltzmann方法(GILBM)在不規(guī)則區(qū)域中對流體流動計算的優(yōu)勢，本文將標準的LBM熱模型與之相結合，建立

2、了貼體坐標下的LBM熱模型。為了驗證改進熱模型的適用性，首先用其計算了圓柱繞流問題，計算所得的流場流線分布、圓柱表面壓力系數(shù)及平均努賽爾數(shù)都與文獻中的結果吻合良好。而后又進一步計算了水平圓環(huán)中的自然對流，當Ra=5×104時，計算所得環(huán)形空間中的等溫線分布與Kuehn等人實驗拍攝的結果高度吻合，同樣環(huán)形空間內外壁面上的局部當量導熱系數(shù)的數(shù)值計算結果與實驗數(shù)據的對比顯示:除了在環(huán)形空間底部的計算誤差較大，其他各處均吻合良好，平均相對誤差在

3、3％以下。以上對比結果證明了貼體坐標下的LBM熱模型在具有大曲率復雜邊界流場中應用的可行性。
　　鑒于貼體坐標下的LBM熱模型在非等溫單相流體系統(tǒng)中計算的成功，本文又嘗試將GILBM方法與Dong等提出的直角坐標下的復合LBM相變模型相結合，建立了相應貼體坐標下的復合LBM相變模型。在驗證模型的可行性方面，分別模擬了無重力條件下氣泡在過熱液體中的生長及水平過熱壁面上的生長躍離，所得結果分別與Mikic的解析解以及Mukherjee