用晶格波尔兹曼方法研究表面毛糙对表面疏水性的影响

将固体表面近似为具有简单的周期性矩形毛糙结构的表面,通过建立两相流的晶格玻尔兹曼模型研究液滴在固体表面接触角的变化,探讨微结构对固体材料表面疏水性能的影响,为仿生超疏水表面的制备提供思路。

用晶格波尔兹曼方法研究纳米毛糙管中流体的流动

具有特殊润湿性能固体表面微观结构的研究一直是学术界的研究热点。通过建立两相流的晶格波尔兹曼模型,将固体表面分别近似为具有周期性的矩形、等腰三角形和半圆形微结构的毛糙表面,研究表面微结构的形状和尺寸对微通道中流体流速的影响,探索了微结构影响表面疏水性能的机制,为构建人工疏水表面提供指导。

基于总能形式的耦合的双分布函数热晶格玻尔兹曼数值方法

双分布函数热晶格玻尔兹曼数值方法在微尺度热流动系统中得到广泛的应用.本文基于晶格玻尔兹曼平衡分布函数低阶Hermite展开式,创新性地提出了包含黏性热耗散和压缩功的耦合的双分布函数热晶格玻尔兹曼数值方法,将能量场内温度的变化以动量源的形式引入晶格波尔兹曼动量演化方程,实现了能量场与动量场之间的耦合.研究了考虑黏性热耗散和压缩功的和不考虑的两种热自然对流模型,重点分析了不同瑞利数和普朗特数下流场内的流动情况以及温度、速度和平均努赛尔数的变化趋势.本文实验结果与文献结果一致,验证了本文数值方法的可行性和准确性.研究结果表明:随着瑞利数和普朗特数的增大,方腔内对流传热作用逐渐增强,边界处形成明显的边界层;考虑黏性热耗散和压缩功的模型对流作用相对增强,黏性热耗散和压缩功对自然对流的影响在微尺度流动过程中不能忽略.

二维晶格上Kadanoff分块及重整化群方法

对二维晶格上的Kadanoff分块进行了全面分析 ,给出了划分的一般规律 得出元块选择的非任意性和含相同元块选择不惟一等结论 ,并给出正三角形格子和正方形格子下元块中格点数目的允许值 同时 ,利用重整化群方法对 9点、13点元块进行了计算 ,得到了相应的不动点和各种临界指数 ,并与其它计算结果进行了比较 结果表明 。

一种模拟三维红细胞变形的前向跟踪式格子Boltzmann方法

将前向跟踪法与晶格波尔兹曼法相结合,研究三维双凹碟形胶囊式红细胞的变形。将红细胞模拟为内含牛顿流体的双凹碟形弹性薄膜胶囊,将薄膜内外的液体看做是具有不同物理特性的流体;使用晶格波尔兹曼方法的多块策略,改善细胞模型附近的网格,增加三维计算的准确度和效率。使用的细网格仅覆盖每个计算轴的40%,较同时选用离散为连接4 098个点的8 192个三角元的细胞薄膜模型,这不仅可以提高网格分辨率,而且还能节省计算时间。从理论上证明,在雷诺数不大于0.25的剪切流中,惯性作用对细胞变性的影响很小,同时得到无因次参数为0.05、细胞内外黏度比为0.2时三维健康红细胞的360°稳定坦克履行为。不仅成功模拟了惯性作用下典型的三维红细胞坦克履行为,而且使用的细网格仅占整个计算区域的6.4%,在保证计算准确度的同时,提高了计算效率,为模拟三维红细胞变形提供了一种更加可行的途径。