用格子波耳兹曼方法模拟双重孔隙介质中的流体迁移

作者在本文中介绍了基于格子波耳兹曼模型的双重孔隙介质中流体运移的数值模拟计算方法。我们从格子波耳兹曼碰撞模型出发 ,利用格子波耳兹曼方程、Chapman -Enskog展开 ,以及多尺度技术 ,得到了描述双重孔隙介质中流体迁移的二维扩散方程。利用格子气自动机方法计算该扩散方程 ,实现了对双重孔隙介质中流体运移过程的数值仿真模拟。数值实验表明 ,我们所使用的方法正确。

瓶体内表面制备类金刚石膜流场结构的格子波尔兹曼模拟

类金刚石膜(Diamond-like Carbon,DLC)具有优异的气体阻隔性能。在PET瓶体内表面制备DLC阻隔涂层时,阻隔涂层的均匀性会受到瓶体内流场结构(气压分布、速度分布等)的显著影响。本文应用格子波耳兹曼方法(Lattice BoltzmannMethod/Model,LBM)对PET瓶体内制备DLC阻隔涂层时的流场结构进行模拟,研究了送气速度、气体运动粘度系数和装置结构变化时瓶体内部流场结构的变化。研究结果表明,降低进气速度和提高气体运动粘度系数有利于减弱回流而获得层流结构;装置结构的调整能够改变瓶体内的流场结构,采用恰当的异型装置可以获得较理想的流场结构,对实验工作具有一定的指导意义。

撞击流中单颗粒运动行为的数值模拟

通过采用格子波耳兹曼方法模拟撞击流流场,采用拉格朗日法跟踪颗粒相,对单颗粒在撞击流中的行为进行了数值模拟,得到了不同Re数和不同喷嘴间距H与喷嘴高度W比值(H/W=1,2,4)时颗粒的运动轨迹图,以及颗粒在流场中的最大渗入深度和停留时间.同时,对颗粒在湍流撞击流中的运动规律也进行了初步探讨.计算结果表明,当H/W一定时,随着Re的增大,渗入深度变长,停留时间却变短;而当Re不变时,随着H/W的变大,渗入深度和停留时间都变长.