基于格子Boltzmann方法在多孔介質(zhì)內(nèi)流動(dòng)的模擬研究
發(fā)布時(shí)間:2020-12-04 12:59
回路熱管是一種典型的毛細(xì)力驅(qū)動(dòng)兩相流裝置,能夠高效的進(jìn)行冷量傳輸,自應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域以來就備受重視。蒸發(fā)器中的毛細(xì)芯是回路熱管的重要?jiǎng)恿碓醇昂诵慕M成部分,毛細(xì)極限很大程度上影響著熱管的傳熱極限。近年來飛速發(fā)展的3D打印技術(shù)十分適合內(nèi)部具有復(fù)雜多孔結(jié)構(gòu)的毛細(xì)芯的制造。3D打印毛細(xì)芯與工程常用的燒結(jié)毛細(xì)芯相比,孔隙大小規(guī)則可控,使多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)得到簡化,在設(shè)計(jì)和研究毛細(xì)芯性能等方面有很大優(yōu)勢。國內(nèi)外的學(xué)者們對多孔介質(zhì)的研究主要分為三種方法:實(shí)驗(yàn)研究、解析計(jì)算研究、數(shù)值模擬研究。其中,數(shù)值模擬研究雖然發(fā)展歷史較短,但受到各領(lǐng)域的廣泛關(guān)注,發(fā)展迅速。相較另外兩種方法,它具有不易受環(huán)境影響、適合機(jī)理研究、成本低等優(yōu)點(diǎn)。對于孔隙尺度上多孔介質(zhì)的研究,近二十多年發(fā)展起來的格子Boltzmann方法具有介觀粒子背景,在模擬復(fù)雜邊界、復(fù)雜流動(dòng)方面有獨(dú)特優(yōu)勢,克服了傳統(tǒng)數(shù)值模擬方法的許多不足。基于以上考慮,本文以一個(gè)3D打印鈦合金毛細(xì)芯為模型,選用了格子Boltzmann方法對毛細(xì)流動(dòng)的基本問題進(jìn)行研究。本文的工作主要包括毛細(xì)通道的數(shù)值模擬和3D打印鈦合金毛細(xì)芯實(shí)驗(yàn)研究兩部分。首先,本文針對算選用的格子...
【文章來源】:中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所)上海市
【文章頁數(shù)】:91 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
流動(dòng)區(qū)域按Kn數(shù)的劃分Figure2.1DivisionoftheflowareabyKnnumber
(b)D3Q15 模型圖 2. 2 本文主要采用的兩種 DnQb 模型Two kinds of DnQb models mainly used D2Q9 模型速度離散的 9 個(gè)方向,這 (0, 0) cos 1 ,sin 1 2 2 cos 2 1 ,sin 2 1 4 4 c i i ic i i i 為格子步長, 為時(shí)間步長。通常, = = ,所以,一般有 = 1。式(粒子停留在原地,其余的粒子都以大
式邊界處理方法,因此下文主要以 D2Q。微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)則出發(fā),通過邊界上性質(zhì)來得到邊界節(jié)點(diǎn)上的未知分布函數(shù)式,它無需繁復(fù)的數(shù)學(xué)推導(dǎo)及公式求解模擬中主要用到的反彈格式和周期性邊單、直觀地實(shí)現(xiàn)多種速度邊界條件,適界的流動(dòng)問題,如多孔介質(zhì)流動(dòng)、曲邊界條件,主要包括標(biāo)準(zhǔn)反彈格式、半步指在靜止的固體邊界上,對這一個(gè)時(shí)間時(shí)間步作回彈處理,使其沿原運(yùn)動(dòng)方向.3 是標(biāo)準(zhǔn)反彈格式的示意圖。
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]REV尺度多孔介質(zhì)格子Boltzmann方法的數(shù)學(xué)模型及應(yīng)用的研究進(jìn)展[J]. 張瀟丹,雍玉梅,李文軍,趙元生,李媛媛,楊巧文,楊超. 化工進(jìn)展. 2016(06)
[2]3D打印金屬材料研究進(jìn)展[J]. 鄭增,王聯(lián)鳳,嚴(yán)彪. 上海有色金屬. 2016(01)
[3]基于格子Boltzmann方法的飽和土壤滲流與傳熱數(shù)值模擬[J]. 李素芬,薛福. 熱科學(xué)與技術(shù). 2015(06)
[4]基于格子博爾茲曼方法表征體元尺度土體細(xì)觀滲流場的數(shù)值模擬[J]. 申林方,王志良,李邵軍. 巖土力學(xué). 2015(S2)
[5]3D打印技術(shù)及產(chǎn)品簡介[J]. 席駿. 數(shù)碼印刷. 2014(02)
[6]3D打印技術(shù)在國外航空航天領(lǐng)域的發(fā)展動(dòng)態(tài)[J]. 吳復(fù)堯,劉黎明,許沂,邱美玲,王斌. 飛航導(dǎo)彈. 2013(12)
[7]3D打印技術(shù)在航空制造領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展[J]. 劉銘,張坤,樊振中. 裝備制造技術(shù). 2013(12)
[8]耐燒蝕材料結(jié)構(gòu)重構(gòu)及其內(nèi)部流動(dòng)與傳熱研究[J]. 朱衛(wèi)兵,張慧杰,陳宏,韓丁. 推進(jìn)技術(shù). 2013(12)
[9]有限容積法與格子Boltzmann方法耦合模擬傳熱流動(dòng)問題[J]. 欒輝寶,徐輝,陳黎,陶文銓. 科學(xué)通報(bào). 2010(32)
[10]格子Boltzmann模型平衡分布邊界條件和多棱柱排列滲流流場的數(shù)值模擬[J]. 馮士德,鐘霖浩,高守亭. 物理學(xué)報(bào). 2007(03)
本文編號:2897649
【文章來源】:中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所)上海市
【文章頁數(shù)】:91 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
流動(dòng)區(qū)域按Kn數(shù)的劃分Figure2.1DivisionoftheflowareabyKnnumber
(b)D3Q15 模型圖 2. 2 本文主要采用的兩種 DnQb 模型Two kinds of DnQb models mainly used D2Q9 模型速度離散的 9 個(gè)方向,這 (0, 0) cos 1 ,sin 1 2 2 cos 2 1 ,sin 2 1 4 4 c i i ic i i i 為格子步長, 為時(shí)間步長。通常, = = ,所以,一般有 = 1。式(粒子停留在原地,其余的粒子都以大
式邊界處理方法,因此下文主要以 D2Q。微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)則出發(fā),通過邊界上性質(zhì)來得到邊界節(jié)點(diǎn)上的未知分布函數(shù)式,它無需繁復(fù)的數(shù)學(xué)推導(dǎo)及公式求解模擬中主要用到的反彈格式和周期性邊單、直觀地實(shí)現(xiàn)多種速度邊界條件,適界的流動(dòng)問題,如多孔介質(zhì)流動(dòng)、曲邊界條件,主要包括標(biāo)準(zhǔn)反彈格式、半步指在靜止的固體邊界上,對這一個(gè)時(shí)間時(shí)間步作回彈處理,使其沿原運(yùn)動(dòng)方向.3 是標(biāo)準(zhǔn)反彈格式的示意圖。
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]REV尺度多孔介質(zhì)格子Boltzmann方法的數(shù)學(xué)模型及應(yīng)用的研究進(jìn)展[J]. 張瀟丹,雍玉梅,李文軍,趙元生,李媛媛,楊巧文,楊超. 化工進(jìn)展. 2016(06)
[2]3D打印金屬材料研究進(jìn)展[J]. 鄭增,王聯(lián)鳳,嚴(yán)彪. 上海有色金屬. 2016(01)
[3]基于格子Boltzmann方法的飽和土壤滲流與傳熱數(shù)值模擬[J]. 李素芬,薛福. 熱科學(xué)與技術(shù). 2015(06)
[4]基于格子博爾茲曼方法表征體元尺度土體細(xì)觀滲流場的數(shù)值模擬[J]. 申林方,王志良,李邵軍. 巖土力學(xué). 2015(S2)
[5]3D打印技術(shù)及產(chǎn)品簡介[J]. 席駿. 數(shù)碼印刷. 2014(02)
[6]3D打印技術(shù)在國外航空航天領(lǐng)域的發(fā)展動(dòng)態(tài)[J]. 吳復(fù)堯,劉黎明,許沂,邱美玲,王斌. 飛航導(dǎo)彈. 2013(12)
[7]3D打印技術(shù)在航空制造領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展[J]. 劉銘,張坤,樊振中. 裝備制造技術(shù). 2013(12)
[8]耐燒蝕材料結(jié)構(gòu)重構(gòu)及其內(nèi)部流動(dòng)與傳熱研究[J]. 朱衛(wèi)兵,張慧杰,陳宏,韓丁. 推進(jìn)技術(shù). 2013(12)
[9]有限容積法與格子Boltzmann方法耦合模擬傳熱流動(dòng)問題[J]. 欒輝寶,徐輝,陳黎,陶文銓. 科學(xué)通報(bào). 2010(32)
[10]格子Boltzmann模型平衡分布邊界條件和多棱柱排列滲流流場的數(shù)值模擬[J]. 馮士德,鐘霖浩,高守亭. 物理學(xué)報(bào). 2007(03)
本文編號:2897649
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