双扩散自然对流的格子Boltzmann模拟

建立了一个模拟双扩散自然对流系统的格子Boltzmann模型 ,用此模型对受温度和浓度梯度驱动的方腔流动进行了模拟 ,研究了浓度Rayleigh数对传热传质的影响 ,并与其它文献的结果进行了比较 .

基于区域分裂的非均匀Lattice Boltzmann方法

基于区域分裂技术 ,设计了一种使用非均匀网格的LatticeBoltzmann(LB)模型 .其基本思想是 :将流场分解为若干个规则的子区域 ,在每个子区域使用均匀网格上的LB模型求解 ,子区域的边界条件利用插值方法决定 .用该模型对二维圆柱绕流问题进行了模拟 。

基于Lattice Boltzmann方法的圆柱绕流大涡模拟

Lattice Boltzmann(LB)方法是近年来出现的一种流体计算的新方法,在流体力学及相关领域取得了很大的成功。但LB方法在模拟湍流流动时常常引起计算的不稳定。本文基于一种结合大涡模型的LB方法对圆柱绕流问题进行的模拟,并与其他文献的实验结果和计算结果进行对比。计算表明:这种混合LB方法能获得比较满意的结果。

记忆指导模拟退火算法的研究

提出了改进模拟退火算法的记忆指导模拟退火算法。该算法能够利用已知信息对搜索过程进行指导，提高算法的搜索效率。

微尺度流动的扩展二阶滑移边界条件

本文提出了求解微流动Navier-Stokes方程的扩展二阶滑移边界条件。该边界条件依赖一个有效的分子平均自由程,并考虑了气体分子与壁面碰撞的影响,能够刻画Knudsen层内的流动。基于该边界条件,对微通道内的气体流动进行了研究,计算结果与实验数据和其他理论结果相吻合。

封闭容器中二维自然对流直接数值模拟的一个并行算法(英文)

本文对具有不同温度竖壁的封闭容器中二维自然对流问题进行了直接数值模拟 .控制方程在非均匀网格上使用空间二阶精度和时间一阶精度进行离散 ,程序是在国家高性能计算中心 (武汉 )的并行计算机“曙光 1 0 0 0 A”上实现的 .使用 4个结点 ,获得的加速比和效率分别约为 2 .89和 0 .72 .

解实三对角对称矩阵特征值问题的并行LL^T-QR算法

在研究解特征值问题的ＣｈｏｌｅｓｋｙＬＲ算法和ＱＲ算法的基础上，得到了一类求实对称矩阵特征值问题的新方法——ＬＬＴ－ＱＲ算法和相应的并行算法．数值实验表明，这类算法具有较快的速度．

基于格子波尔兹曼气固两相流模型的清洁纤维捕集颗粒过程模拟

格子波尔兹曼(Lattice-Boltzmenn,LB)格子气(Latticegas automata,LGA)气固两相流模型基于同一套格子描述流体微团与离散颗粒的运动特征,具有可捕获离散相的脉动行为、便于处理复杂和动态边界条件等优点。但现有LB两相流模型尚只能定性描述颗粒行为特征,该文通过求解颗粒在曳力、布朗力等作用下的速度和位移,建立颗粒在格子点间迁移概率的理论模型,定量描述两相流的细节特征。利用此LB两相流模型对圆柱清洁纤维在单个机制(布朗扩散、拦截或惯性碰撞)主导下的捕集颗粒过程进行数值模拟,研究不同纤维体积分数下系统压降变化、及不同机制主导下颗粒捕集经历和总体捕集效率,模拟结果与现有理论或经验公式定量吻合,可为深入理解纤维捕集颗粒的内部特征、发展更合理的颗粒捕集模型等提供依据。

致密多孔介质中气体渗流的格子Boltzmann模拟

为了能用格子Boltzmann方法来正确地刻画致密多孔介质中微尺度流动问题,对单通道模型进行推广,并将其应用于孔隙群里气体渗流的数值模拟.通过对部分具有代表性的多孔介质中的实际流动问题进行模拟,研究渗透率与平均压力和Knudsen数之间的相互关系.基于理论分析及相关文献中的试验结果,验证模拟结果,为用格子Boltzmann方法深入研究气体渗流问题奠定基础.

环境多相流——广泛应用于能源、化工、航空航天及环境保护等领域的新兴交叉学科

2015年5月27～30日，经教育部批准，由华中科技大学能源与动力工程学院煤燃烧国家重点实验室承办的“环境多相流”暑期学习班及国际研讨会（2015 Summer School and International Symposium on Environmental Muhiphase Flows）在武汉华中科技大学召开。

钙基吸收剂吸收CO_2过程的格子Boltzmann模拟

近年来,利用CaO吸收烟气中的CO2越来越受到国内外研究者的关注。考虑到单松弛格子Boltzmann模型(LBGK模型)在模拟多孔介质内流动时存在的不足,采用了多松弛(MRT)格子Boltzmann方法来研究多孔CaO吸收CO2的过程,并分析了不同参数,如Damkohler数(Da)、摩尔体积比和CaO颗粒的粒径对CaO转化率的影响。研究结果表明:当Da越大或者摩尔体积比越大时,CaO的转化率会越来越低;另外,如果CaO颗粒的粒径越大,其转化率也将会越低。这些结论定性上与实验结果是吻合的。

多孔介质中流体流动及扩散的耦合格子Boltzmann模型

多孔介质中高Péclet数和大黏性比下混溶流体的流动和扩散广泛存在于二氧化碳驱油、化工生产等工业过程中.用数值方法对该问题进行研究时,关键在于如何正确描述高Péclet数和大黏性比下多孔介质内流体的行为.为此,提出了一种基于多松弛模型和格子动理模型的耦合格子Boltzmann模型.通过Chapman-Enskog分析,证明该模型能有效求解不可压Navier-Stokes方程和对流扩散方程.数值结果表明,该模型不仅具有二阶精度和良好的稳健性,而且对于高Péclet数和大黏性比的问题具有良好的数值稳定性,为模拟此类问题提供了有效工具.

多孔介质中流固作用力的动量交换计算

流经多孔介质的流动广泛存在于化工生产、多孔颗粒悬浮流等领域,如何准确计算流体与多孔介质之间的作用力是研究此类流动的一个关键因素.作为一种有效的流体计算方法,格子波尔兹曼方法(latticeBoltzmann method,LBM)常采用动量交换法计算流体与固体之间相互作用力.分析了流体流经多孔介质时两者的动量交换过程,提出了一种高效的动量交换法来计算流固作用力,并在孔隙尺度下对其进行了验证,结果表明该方法是可行的.进而将该方法推广到计算表征体元(表征体元)尺度下的流--固相互作用,并对不同雷诺数(Re)下的多孔方柱绕流问题进行了模拟和验证.

Haar类变换的演化生成与快速算法

本文运用二分演化思想，提出了Ｈａａｒ类变换的一种新的递归演化生成方法，并依此给出了即位的快速Ｈａａｒ类变换算法．

流向振荡圆柱绕流的格子Boltzmann方法模拟

用一种新近发展起来的格子Boltzmann方法(LBM)在相对较小的雷诺数(Re≤200)条件下模拟了不可压缩的流向振荡圆柱绕流问题,考查了涡脱落模态和升阻力特性.通过模拟,在近尾流区发现了实验研究中已经发现的对称/反对称的涡脱落模态,包括有些传统数值方法未发现的模态.研究了频率锁定区域的范围及其与振幅的关系,发现振幅越大,发生锁定的频率区域越宽.此外还对升阻力进行了定量意义的模拟,研究了振荡频率和振幅与升阻力的关系.

横向振荡圆柱绕流的格子Boltzmann方法模拟

基于格子Boltzmann方法(LBM)对不可压横向振荡圆柱绕流问题进行了数值研究.与传统的求解宏观的N-S方程的数值方法不同,LBM求解此类问题不需要采用动网格,而且不需要对网格进行特殊处理,从而节约了计算成本.结果显示,当振荡频率增加到相应的静止圆柱绕流的自然涡脱落频率附近时,圆柱后最新形成的集中涡距离柱体越来越近,直到达到一个极限位置.随后,集中涡突然转向圆柱体另一侧脱落.当振荡频率接近于静止圆柱的自然涡脱落频率时,发生频率同步的现象.随着振荡频率远离自然涡脱落频率,同步现象消失.在几种次谐振荡和超谐振荡下,尾流区的涡脱落频率仍为相应的静止圆柱绕流的自然涡脱落频率.

多孔介质内混溶流体间粘性指进现象的格子Boltzmann模型

提出一个模拟多孔介质内混溶流体间粘性指进现象的格子Boltzmann模型.采用双分布函数分别求解压力场和浓度场.在浓度场平衡态分布函数中引入与浓度扩散相关的参数.通过调节参数,使粒子碰撞过程中的松弛时间保持恒定.模拟了粘度相同的流体间的混相驱替问题.不同网格下的模拟结果均与解析解吻合良好,验证了模型的可行性.进一步研究粘度比和贝克莱数(Pe)对粘性指进现象的影响.结果显示,增大粘度比会促进"手指"的增长.当粘度比不变时,存在Pe的临界值.当Pe超过临界值时,"手指"前缘会出现分裂现象.对横向平均浓度场的研究显示,混合区域的长度随时间的变化分为两个阶段,它首先随着t1/2成线性增长,然后随着t成线性增长.

构建CFD技术平台培养能源动力类本科生的实践与创新能力

针对能源动力类本科生在学习CFD技术课程中存在的问题,提出构建CFD技术平台的设想,并从组建教学团队,组织教师编写教材、建设软件平台以及引导学生参与科研实践等四个方面进行实践。本文介绍了作者在构建CFD技术平台和利用CFD技术平台培养能源动力类学生的实践与创新能力过程中积累的一些经验。

面向流体流动的计算机模拟

针对流体系统的特点,研究了模拟流体流动的格子自动机方法。对流可视化技术的现状、方法和可视化系统的设计进行了分析和探索。考察了几种典型的流动现象,得到了与实验较为一致的结论。研究结果表明:在目前条件下,立足于格子自动机这种具有极度并行性的新型流体计算模型,结合科学计算可视化技术,利用计算机来解决流体流动问题的计算机模拟方法是一条值得深入探索的研究途径。

格子Boltzmann方法中三种流固耦合格式的对比

详细对比分析模拟流固两相流的格子Boltzmann方法中三类不同的流固耦合格式(半反弹方法、亚网格方法和曲边界方法)的特点,发现半反弹方法所获得的速度、角速度存在较大的扰动,而亚网格颗粒方法则能够获得平滑的发展曲线.