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Simulation on Cavitation Bubble Collapsing with Lattice Boltzmann Method 被引量:3
1
作者 Jia Yang Zhuangzhi Shen +1 位作者 Xia Zheng Li Li 《Journal of Applied Mathematics and Physics》 2015年第8期947-955,共9页
We consider a pressure (density) in a square flume solid boundaries and no-slip format condition formulation are introduced to investigate cavitation bubble for the two-dimensional lattice Boltz- mann method (LBM). Us... We consider a pressure (density) in a square flume solid boundaries and no-slip format condition formulation are introduced to investigate cavitation bubble for the two-dimensional lattice Boltz- mann method (LBM). Using the coupling Carnahan-Starling equation of state (C-S EOS) and exact difference method (EDM) based on modified Shan-Chen model, the whole process of bubble collapse was observed complete and visual with equilibrium distribution function and rebound format. This paper analyzes the bubble form evolution, collapse time and dynamic character under the two dimensional press fields. 展开更多
关键词 lattice boltzmann method SQUARE FLUME Solid Boundaries BUBBLE form
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A Direct Effective Viscosity Approach for Modeling and Simulating Bingham Fluids with the Cumulant Lattice Boltzmann Method
2
作者 Martin Geier Konstantin Kutscher Manfred Krafczyk 《Open Journal of Fluid Dynamics》 2021年第1期34-54,共21页
Modeling of fluids with complex rheology in the lattice Boltzmann method (LBM) is typically realized through the introduction of an effective viscosity. For fluids with a yield stress behavior, such as so-called Bingh... Modeling of fluids with complex rheology in the lattice Boltzmann method (LBM) is typically realized through the introduction of an effective viscosity. For fluids with a yield stress behavior, such as so-called Bingham fluids, the effective viscosity has a singularity for low shear rates and may become negative. This is typically avoided by regularization such as Papanastasiou’s method. Here we argue that the effective viscosity model can be re-interpreted as a generalized equilibrium in which no violation of the stability constraint is observed. We implement a Bingham fluid model in a three-dimensional cumulant lattice Boltzmann framework and compare the direct analytic effective viscosity/generalized equilibrium method to the iterative approach first introduced by Vikhansky which avoids the singularity in viscosity that can arise in the analytic method. We find that both methods obtain similar results at coarse resolutions. However, at higher resolutions the accuracy of the regularized method levels off while the accuracy of the direct method continuously improves. We find that the accuracy of the proposed direct method is not limited by the singularity in viscosity indicating that a regularization is not strictly necessary. 展开更多
关键词 lattice boltzmann method Bingham Fluids generalized Equilibrium
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基于GPGPU的Lattice-Boltzmann数值模拟算法 被引量:11
3
作者 周季夫 钟诚文 +2 位作者 尹世群 解建飞 张勇 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第7期912-918,共7页
对Lattice Boltzmann方法(LBM)在GPGPU下的建模和算法进行了一系列研究,使得该方法在GPU下的计算加速比提升,大大缩短计算过程的时间消耗.重新设计了GPU的计算流程,在舍弃pixel buffer离屏渲染的同时,采用最新的帧缓存对象,多重纹理、... 对Lattice Boltzmann方法(LBM)在GPGPU下的建模和算法进行了一系列研究,使得该方法在GPU下的计算加速比提升,大大缩短计算过程的时间消耗.重新设计了GPU的计算流程,在舍弃pixel buffer离屏渲染的同时,采用最新的帧缓存对象,多重纹理、多通道渲染和乒乓技术来设计一套基于方腔的LBM数值模拟程序,最终使GPU的计算时间缩短到CPU计算时间的六分之一. 展开更多
关键词 基于图形处理器的通用计算 帧缓存扩展 多重渲染目标 lattice-boltzmann方法 反弹边界 乒乓技术
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基于格子Boltzmann方法的地埋管管群换热的模拟研究
4
作者 苏顺玉 周立 《节能技术》 CAS 2024年第4期311-316,共6页
土壤结构和地下水通常会影响地埋管换热器的传热,本文将利用随机四参数生成法建立双分布函数格子Boltzmann模型,对有渗流条件下地埋管管群换热器与饱和土壤多孔介质的换热情况进行了模拟,分析了影响埋管外土壤平均温度的主要因素。研究... 土壤结构和地下水通常会影响地埋管换热器的传热,本文将利用随机四参数生成法建立双分布函数格子Boltzmann模型,对有渗流条件下地埋管管群换热器与饱和土壤多孔介质的换热情况进行了模拟,分析了影响埋管外土壤平均温度的主要因素。研究表明,土壤热传导特性主要受土壤孔隙度、地下水渗流速度和土壤骨架导热系数k s的影响。本文的研究结论对考虑土壤渗流的地下换热器的设计具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 地埋管管群换热器 四参数随机生成法 格子boltzmann 渗流与换热
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A LATTICE BOLTZMANN MODEL FOR COMPRESSIBLE PERFECT GAS 被引量:4
5
作者 胡守信 阎广武 施卫平 《Acta Mechanica Sinica》 SCIE EI CAS CSCD 1997年第3期218-226,共9页
A new lattice Boltzmann model for compressible perfect gas is proposed. The numerical example shows that it can be used to simulate shock wave and contact discontinuity. The results are comparable with those obtained ... A new lattice Boltzmann model for compressible perfect gas is proposed. The numerical example shows that it can be used to simulate shock wave and contact discontinuity. The results are comparable with those obtained by traditional methods. The ratio of specific heats gamma may be chosen according to the requirement of problems. 展开更多
关键词 lattice boltzmann method COMPRESSIBLE perfect gas general case of the ratio of specific heats two-speed three-energy-level model
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基于LBM的泡沫金属与翅片相变储能系统性能对比分析 被引量:1
6
作者 张金亚 周文博 程紫漪漪 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期598-607,共10页
为了研究翅片和泡沫金属铜对相变储能系统性能的影响,使用四参数随机生长法(QSGS)构建了孔隙密度(PPI)分别为20PPI、30PPI的泡沫铜复合相变材料模型,并构建了等铜质量的翅片相变材料模型。在此基础上,采用格子玻尔兹曼(LBM)数值模拟方... 为了研究翅片和泡沫金属铜对相变储能系统性能的影响,使用四参数随机生长法(QSGS)构建了孔隙密度(PPI)分别为20PPI、30PPI的泡沫铜复合相变材料模型,并构建了等铜质量的翅片相变材料模型。在此基础上,采用格子玻尔兹曼(LBM)数值模拟方法对相变材料(PCM)的储/放热过程进行了数值模拟,基于努塞尔数、液相率、PCM流动速度、PCM熔化/凝固时间对比分析了添加翅片以及添加泡沫金属结构对相变材料换热性能的影响。结果表明,在储热过程中,由于泡沫金属的存在会抑制熔化过程中对流换热的发展,双翅片结构的努塞尔数高于泡沫金属结构,熔化时间更短,相比于20PPI、30PPI泡沫铜复合相变材料分别缩短了28.55%、17.5%;在放热过程中,泡沫金属的存在会增加热传导面积,泡沫金属结构的凝固速度高于翅片结构,30PPI泡沫金属结构的凝固时间相比于翅片、20PPI泡沫铜复合相变材料分别缩短了65.80%、20.24%。综合考虑储放热两个过程,30PPI泡沫金属结构的总储放热时间最短,相比于翅片、20PPI泡沫铜复合相变材料分别缩短了27.81%、15.32%。在耗费相同金属材料的条件下,采用泡沫结构是更为有效的提升储能效率的手段。 展开更多
关键词 格子玻尔兹曼 四参数随机生长法 翅片 泡沫金属 相变储能系统
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颗粒团聚对太阳盐纳米流体导热性能的影响特性研究
7
作者 邱立翔 黄超 +2 位作者 魏高升 崔柳 杜小泽 《发电技术》 CSCD 2024年第5期878-887,共10页
【目的】纳米流体技术是提升太阳能光热电站熔盐储热材料导热性能的重要手段。然而实际熔盐基纳米流体中纳米粒子通常会自发聚集并沉降,进而显著影响储能介质的热导率。为了深入探究熔盐基纳米流体热物性的调控规律,在太阳盐相变介质中... 【目的】纳米流体技术是提升太阳能光热电站熔盐储热材料导热性能的重要手段。然而实际熔盐基纳米流体中纳米粒子通常会自发聚集并沉降,进而显著影响储能介质的热导率。为了深入探究熔盐基纳米流体热物性的调控规律,在太阳盐相变介质中分别构建了具有不同分散形态的二氧化硅纳米颗粒。【方法】基于分子动力学和格子玻尔兹曼方法,重点探讨了体系温度、纳米颗粒的质量分数以及聚集体微观形貌对太阳盐-二氧化硅纳米流体热导率的影响特性。【结果】添加纳米颗粒能有效提升基液的导热性能。相较于均匀分散的纳米流体,聚集型纳米流体的热导率更高,并且随着团聚颗粒分形维数的增加而降低。此外,纳米流体的热导率与温度、团聚尺寸呈负相关,而与纳米粒子的质量分数、聚集体主链的粒子数量以及其团聚程度呈正相关。【结论】研究成果揭示了纳米颗粒聚集对相变材料内热输运的作用机制,并为熔盐基纳米流体热物性的设计提供了参考。 展开更多
关键词 太阳能热发电 储热 纳米流体 熔盐 分子动力学 格子玻尔兹曼方法
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非牛顿流体流动的格子Boltzmann方法研究进展 被引量:7
8
作者 李勇 柳文琴 《力学与实践》 北大核心 2014年第4期383-395,共13页
格子玻尔兹曼方法 (lattice Boltzmann method,LBM)能够直接计算局部剪切速率并可以达到二次精度,因此在非牛顿流动数值模拟中展现出一定优势.尽管已证实LBM对于非牛顿流动的适用性,但是LBM需要通过即时调节BGK(Bhatnagar--Gross--Krook... 格子玻尔兹曼方法 (lattice Boltzmann method,LBM)能够直接计算局部剪切速率并可以达到二次精度,因此在非牛顿流动数值模拟中展现出一定优势.尽管已证实LBM对于非牛顿流动的适用性,但是LBM需要通过即时调节BGK(Bhatnagar--Gross--Krook)碰撞项中的松弛时间来实时反映黏度改变,当松弛时间接近1/2时,迭代会出现数值不稳定现象.该文对LBM在非牛顿流体研究中的进展进行了总结,介绍了增加数值稳定性的方法并对结果的精度进行了比较,在此基础上对LBM在非牛顿研究中的进一步发展进行了展望. 展开更多
关键词 格子玻尔兹曼方法 广义牛顿流体 黏弹性流体 分布函数
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多孔介质流动及传热的格子Boltzmann方法研究
9
作者 吴子森 董平川 +3 位作者 袁忠超 周阴国 曹耐 许佳良 《石油科学通报》 2017年第1期76-85,共10页
基于随机四参数生长法构造不同孔隙度的多孔介质,采用稀疏矩阵存储方式存储内部流体节点、流固边界节点及物理边界节点。通过顶盖驱动流和方腔自然对流验证了格子Boltzmann方法处理多孔介质的传热问题的可行性。基于格子Boltzmann耦合... 基于随机四参数生长法构造不同孔隙度的多孔介质,采用稀疏矩阵存储方式存储内部流体节点、流固边界节点及物理边界节点。通过顶盖驱动流和方腔自然对流验证了格子Boltzmann方法处理多孔介质的传热问题的可行性。基于格子Boltzmann耦合传热模型,计算得到复杂多孔介质内的速度及温度分布云图,对多孔介质内的速度、温度与迭代时间及孔隙度的关系作了详细的分析。结果表明:多孔介质中速度和温度分布受孔隙度影响,相同压力梯度下,平均速度随着孔隙度的增加而增大;孔隙度相同时,平均速度随着压力梯度的增加而增大。相同温差条件下,随着孔隙度的增大,多孔介质中对流传热达到稳态的时间逐渐减小;多孔介质内最大温度出现在高温壁面处,靠近高温壁面的孔隙度越大,高温部分体积越大。相同条件下,孔隙度越小,多孔介质的平均温度越低。 展开更多
关键词 四参数随机生长法 格子boltzmann方法 多孔介质 耦合传热
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格子Boltzmann方法模拟多孔介质内流体的流动 被引量:4
10
作者 唐文文 康秀英 《北京师范大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期12-16,共5页
非达西渗流作为渗流力学中的一个重要分支,其研究对能源、化工、材料、生命科学以及医学等众多领域的发展起着至关重要的作用.本文采用四参数随机生成方法生成多孔介质结构,并利用格子Boltzmann方法模拟流体在多孔介质中的流场.通过改... 非达西渗流作为渗流力学中的一个重要分支,其研究对能源、化工、材料、生命科学以及医学等众多领域的发展起着至关重要的作用.本文采用四参数随机生成方法生成多孔介质结构,并利用格子Boltzmann方法模拟流体在多孔介质中的流场.通过改变多孔介质的孔隙率、核生长概率以及各方向生长概率,模拟各参数对达西曲线和渗透率的影响.此外,还调查了不同边界条件对渗流的影响. 展开更多
关键词 多孔介质 格子boltzmann方法 四参数随机生成方法
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广义守恒相场简化多相流格子Boltzmann方法 被引量:2
11
作者 章诗婷 肖鸿威 +1 位作者 周锦翔 牛小东 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2022年第3期75-86,I0002,共13页
针对不可压缩、非混溶的复杂多相流问题,提出一种广义守恒相场简化多相流格子Boltzmann方法。此方法运用早前发展的简化多相流格子Boltzmann方法(simplified multiphase lattice Boltzmann method,SMLBM),通过采用带有拉格朗日算子的广... 针对不可压缩、非混溶的复杂多相流问题,提出一种广义守恒相场简化多相流格子Boltzmann方法。此方法运用早前发展的简化多相流格子Boltzmann方法(simplified multiphase lattice Boltzmann method,SMLBM),通过采用带有拉格朗日算子的广义守恒相场方程来控制界面的演化并确保每个相的体积和总质量守恒。此外,在单松弛格子Boltzmann方法框架内,SMLBM是通过预测-校正策略来模拟流体系统和跟踪界面演化,其计算过程中仅需要考虑平衡态分布函数的演化,并且平衡态分布函数可直接从宏观量计算得到,因而具有良好的稳定性、高计算效率和边界条件易于实施的优点。本方法继承了SMLBM的优势,能够解决由不同流体组分之间的大密度比和大黏度比引起的界面处大压力梯度问题。为了验证本方法的稳定性和准确性,模拟了包括拉普拉斯定律、液滴透镜、三相泊肃叶流以及复合液滴铺展在内的四个多相流算例。结果表明,本方法能有效地模拟密度比达1 200和黏度比达500的复杂界面算例。 展开更多
关键词 广义守恒相场模型 格子boltzmann方法 大密度比 大黏度比 多相流
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通用的插值补充格子Boltzmann方法应用于计算气动声学 被引量:2
12
作者 刘万鸿 陈荣钱 +2 位作者 邱若凡 林威 尤延铖 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期1637-1644,共8页
提出将通用的插值补充格子Boltzmann方法(GILBM)应用于非均匀网格进行计算气动声学研究.通过顶盖驱动方腔流、低雷诺数圆柱绕流算例验证GILBM数值模拟方法的正确性.在此基础上,将该方法应用于高斯脉冲传播、周期性声源传播、二维圆柱绕... 提出将通用的插值补充格子Boltzmann方法(GILBM)应用于非均匀网格进行计算气动声学研究.通过顶盖驱动方腔流、低雷诺数圆柱绕流算例验证GILBM数值模拟方法的正确性.在此基础上,将该方法应用于高斯脉冲传播、周期性声源传播、二维圆柱绕流的气动噪声计算.研究结果表明,GILBM方法可以在非均匀网格上较好地模拟高斯脉冲及周期性声源声波的传播过程,计算结果与解析解较吻合.GILBM方法能够模拟非均匀贴体网格下的圆柱曲面边界由于涡脱落造成的气动噪声的产生和传播过程,可以较好地捕捉到近场及远场的声压传播.圆柱绕流声学特性呈现出偶极子现象,计算结果与参考文献较吻合,证明采用GILBM方法在非均匀网格中模拟声传播问题的正确性及求解气动声学问题的可行性. 展开更多
关键词 格子boltzmann方法 通用的插值补充格子boltzmann方法 气动声学 非均匀网格 圆柱噪声
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基于LBM的多孔介质无机复合相变材料储能特性 被引量:1
13
作者 崔婷婷 王燕 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期61-68,共8页
为了研究骨架形貌对无机复合相变材料(CPCM)相变储能特性的影响,基于格子玻尔兹曼方法,采用四参数随机生长法(QSGS)构造多孔介质骨架,建立随机分布的多孔介质CPCM相变模型,在此基础上,探究孔隙度(ε)、固相生长核分布概率(P_(c))、方向... 为了研究骨架形貌对无机复合相变材料(CPCM)相变储能特性的影响,基于格子玻尔兹曼方法,采用四参数随机生长法(QSGS)构造多孔介质骨架,建立随机分布的多孔介质CPCM相变模型,在此基础上,探究孔隙度(ε)、固相生长核分布概率(P_(c))、方向生长概率(P_(d))、瑞利数(Ra)对CPCM相变储能特性的影响。结果表明,ε越小,CPCM熔化时间越短,ε为0.70时的完全熔化时间相较于ε为0.90时缩短了23.63%。在相同ε(0.90)下,P_(c)增大或P_(d)减小,都有助于提高CPCM的熔化速度。Ra越大,自然对流强度越大,CPCM所需熔化时间越短,Ra为18000时CPCM所需熔化时间相较于Ra为1000时缩短了41.46%。本工作为研究多孔介质无机CPCM储能特性提供理论依据和参考。 展开更多
关键词 格子玻尔兹曼 多孔介质 四参数随机生长法 相变储能
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梯度多孔介质腔体内固液相变过程数值研究
14
作者 崔云杰 陈宝明 +1 位作者 云和明 随立言 《山东建筑大学学报》 2023年第5期65-73,81,共10页
基于格子玻尔兹曼方法,利用四参数随机生长法生成梯度多孔介质,采用描述相变糊状区的两区域模型,求解了孔隙尺度下梯度多孔介质腔体内固液相变过程,分析了相变材料的相场分布、融化速率及热壁面平均努塞尔特数的变化,并改变相邻多孔介... 基于格子玻尔兹曼方法,利用四参数随机生长法生成梯度多孔介质,采用描述相变糊状区的两区域模型,求解了孔隙尺度下梯度多孔介质腔体内固液相变过程,分析了相变材料的相场分布、融化速率及热壁面平均努塞尔特数的变化,并改变相邻多孔介质孔隙率的差值,探究了梯度多孔介质对固液相变影响的一般性规律。结果表明:相变材料的融化过程与多孔介质梯度的方向有关,沿热量传递方向梯度(x向梯度)变化对相变材料融化速率影响大,且低孔隙率多孔介质靠近高温壁面时相变材料融化速率最快;竖直方向梯度(z向梯度)变化对相变材料融化速率影响小,融化速率的不同主要体现在相变后期方腔内竖直方向温度均匀性的差异;相邻孔隙率差值的改变影响方向梯度多孔介质的传热能力。 展开更多
关键词 格子玻尔兹曼方法 四参数随机生长法 固液相变 梯度多孔介质
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耦合多孔介质层的内产热腔体双扩散自然对流
15
作者 胡江涛 蒋文涛 梅硕俊 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第20期8660-8669,共10页
为提升太阳池的蓄热能力和运行稳定性,需要充分了解盐梯度太阳池的热盐对流特性。采用格子Boltzmann方法模拟研究具有多孔介质层内产热腔体内的双扩散自然对流与熵产。探讨内产热系数、达西数、Soret与Dufour效应等影响因素作用下,腔体... 为提升太阳池的蓄热能力和运行稳定性,需要充分了解盐梯度太阳池的热盐对流特性。采用格子Boltzmann方法模拟研究具有多孔介质层内产热腔体内的双扩散自然对流与熵产。探讨内产热系数、达西数、Soret与Dufour效应等影响因素作用下,腔体内热质传递过程与熵产的变化规律。结果表明:低达西数的多孔介质层有助于抑制腔体底面的传热传质效率,且盲目减小达西数的影响并不大,而内产热的增加会抑制腔体底面的传热传质效率。Soret效应有助于促进腔体内部的传质过程,而Dufour效应对传热过程有积极影响。低达西数的多孔介质层有助于抑制熵产的产生,而内产热强度对熵产有促进作用,且在高内产热强度的工况下,热不可逆性处于主导地位。Soret效应对熵产的作用不明显,而Dufour效应对熵产有促进作用,且在高Dufour效应作用下,热不可逆性在总熵产中占主导地位。 展开更多
关键词 格子boltzmann方法 双扩散自然对流 多孔介质层 熵产 内产热腔体
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基于四参数随机生长法重构土体的渗流细观数值模拟 被引量:9
16
作者 周潇 申林方 +1 位作者 阮永芬 王志良 《排灌机械工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第4期316-321,326,共7页
基于四参数随机生长法(QSGS),根据土体孔隙率,重构土体微观结构.通过格子Boltzmann方法,左右采用不透水边界,上下边界采用非平衡外推格式,颗粒之间的碰撞采用标准反弹格式,建立饱和土体渗流模型,并让恒定流速的水渗入模型.结合算例,推... 基于四参数随机生长法(QSGS),根据土体孔隙率,重构土体微观结构.通过格子Boltzmann方法,左右采用不透水边界,上下边界采用非平衡外推格式,颗粒之间的碰撞采用标准反弹格式,建立饱和土体渗流模型,并让恒定流速的水渗入模型.结合算例,推导了宏观物理单位与格子单位之间的转换关系,编制相关Matlab程序,并且进行运算分析,探讨在计算机模拟情况下的微观土体结构中水的渗流变化规律.结果表明:根据QSGS方法所重构的土体生成过程与自然环境下多孔介质的生成过程类似,重构土体性状各异,连通性和结构与实际土体类似;在连通性良好的前提下,土体中水的渗流速度与孔隙率大小有关;同一土体中渗流通道越小的位置水的渗流速度越小,渗流通道越大的位置渗流速度越大;在相同孔隙率条件下,大颗粒土的平均渗流速度比小颗粒土的平均渗流速度大,而小颗粒土的渗流更为稳定. 展开更多
关键词 渗流 四参数随机生长法 格子boltzmann方法 微观结构 数值模拟
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煤微观结构三维表征及其孔-渗时空演化模式数值分析 被引量:17
17
作者 金毅 宋慧波 +2 位作者 潘结南 郑军领 祝一搏 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第A01期2632-2641,共10页
探讨煤岩微观孔隙结构统计意义上的等效构建方法,并于孔隙尺度下模拟流体运移行为的时空演化过程。首先,结合煤岩孔隙结构的各向异性及非线性特征,采用修正的四参数随机生长(QSGS)算法构建煤岩多孔介质模型。随后,采用格子Boltzmann方法... 探讨煤岩微观孔隙结构统计意义上的等效构建方法,并于孔隙尺度下模拟流体运移行为的时空演化过程。首先,结合煤岩孔隙结构的各向异性及非线性特征,采用修正的四参数随机生长(QSGS)算法构建煤岩多孔介质模型。随后,采用格子Boltzmann方法(LBM)模拟孔隙中气体单相流的运移过程,并基于数值试验结果,分析煤岩介质中影响渗透率的主要因素及流体运移达到平衡态前的演化模式。分析结果表明:(1)多孔介质的渗透性能受控于少量、连通性好的大孔所形成的通道,而小孔及微孔中气体的行为基本属于浓度扩散过程;(2)孔隙属性空间变异条件相同情况下,孔隙度同渗透率之间满足乘幂关系,但幂率系数随孔隙属性变异因子的降低而增加;(3)渗透率随时间呈减少趋势,自运移开始达到动态平衡的耗时量同孔隙度之间是一种负相关的幂率关系。 展开更多
关键词 采矿工程 煤岩 孔-渗关系 多孔介质 QSGS 格子boltzmann方法
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基于土体细观结构重构技术的渗流场数值模拟 被引量:18
18
作者 申林方 王志良 李邵军 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期3307-3314,共8页
真实土体的细观结构由许多个大小不一的土颗粒团组成,传统四参数随机生长法(QSGS)构建的土体结构土颗粒团比较均匀,与实际情况存在较大的差异。为弥补这一缺陷,考虑土体孔隙率及自相关函数的影响,对传统的四参数随机生长法进行改进,实... 真实土体的细观结构由许多个大小不一的土颗粒团组成,传统四参数随机生长法(QSGS)构建的土体结构土颗粒团比较均匀,与实际情况存在较大的差异。为弥补这一缺陷,考虑土体孔隙率及自相关函数的影响,对传统的四参数随机生长法进行改进,实现了更接近于真实土体的细观结构重构。在此基础上基于格子Boltzmann方法,采用D2Q9模型,通过设置模型入口、出口边界为非平衡态外推格式,左右边界及土颗粒边界为标准反弹格式的边界条件,建立了模拟重构土体细观渗流场的二维模型。同时,针对一算例编制了相应的计算程序,研究了恒定流速入渗情况下重构土体的细观渗流场。研究表明:土体的渗流方向优先选择连通性较好孔隙所形成的通道,流速受控于通道整体连通性的优劣。整体贯通型的通道流动速度较快,部分连通的孔隙中其流动速度相对较慢。即使局部孔隙空间较大,其渗流速度仍取决于是否位于贯通型通道上。 展开更多
关键词 四参数随机生长法 土体细观结构 格子boltzmann方法 渗流场 数值模拟
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一种基于STL文件的LBM前处理高效算法
19
作者 张晓潇 张武 +2 位作者 褚学森 王良军 杨广文 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2021年第3期44-50,I0001,共8页
LBM是一种计算流体数值方法,计算过程中需要确定流场格点属于流体点还是固体点,通过前处理获得格点类型信息。其中一种方法是通过STL文件格式描述的物体模型判断格点在物体内外信息来确定格点类型,从而实现STL几何信息到LBM计算模型信... LBM是一种计算流体数值方法,计算过程中需要确定流场格点属于流体点还是固体点,通过前处理获得格点类型信息。其中一种方法是通过STL文件格式描述的物体模型判断格点在物体内外信息来确定格点类型,从而实现STL几何信息到LBM计算模型信息的重构。为了能够快速重构计算模型,本文提出了一种快速生成计算模型算法。该算法根据面三角形找到模型的边界点集,然后由边界点判定出模型内部点和外部点从而完成对模型的重建。算法从面三角形出发,大量减少了计算量,节约了时间,提高了效率。基于本文算法和直接法对不同复杂程度的圆球、NACA0012翼型、CHN-T1飞机标模开展了前处理建模比较,结果表明,随着几何复杂度增加,直接法耗时急剧增加,而本文算法一直保持低耗时(例如CHN-T1模型前处理网格生成,直接法采用120核并行运算耗时11 h,而本文算法采用单核仅耗时20 s),极大地提高了LBM针对复杂几何外形的前处理效率。使用基于本文算法前处理获得的网格开展流场计算,验证了该前处理方法的适用性。 展开更多
关键词 STL文件 模型重建 算法改进 网格生成 格子boltzmann方法
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基于格子Boltzmann方法的纤维增强气凝胶复合材料等效热导率求解 被引量:9
20
作者 何超 何雅玲 +1 位作者 谢涛 刘清 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期742-745,共4页
对于纤维增强SiO2气凝胶复合隔热材料的等效热导率,以往主要通过提出简化结构之后利用等效电路方法进行理论求解。本文提出一种纤维结构的计算机随机生成方法,生成了不同的纤维气凝胶复合材料等效结构单元;采用三维格子Boltzmann模型求... 对于纤维增强SiO2气凝胶复合隔热材料的等效热导率,以往主要通过提出简化结构之后利用等效电路方法进行理论求解。本文提出一种纤维结构的计算机随机生成方法,生成了不同的纤维气凝胶复合材料等效结构单元;采用三维格子Boltzmann模型求解该等效结构的温度场,并计算了复合材料常温下的等效热导率。本文数值预测结果与理论计算结果及相关实验结果吻合良好,表明本文模型能够有效地预测纤维-气凝胶复合材料的等效热导率。 展开更多
关键词 SIO2气凝胶 复合隔热材料 结构生成 格子boltzmann方法 等效热导率
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