论文部分内容阅读
本文主要将改进的出流边界条件应用在了多松弛时间颜色梯度格子玻尔兹曼方法中,并数值研究了多孔介质的两相相对渗透率,另外,将改进的流固曲边边界条件和接触角模型应用在了耦合传热的单组分两相伪势格子玻尔兹曼方法中,然后数值研究了圆柱体外的沸腾传热。下面列出主要工作内容和研究成果:(1)建立一套与实验测量多孔介质两相相对渗透率的实际过程相符的数值模型。其中,用颜色梯度格子玻尔兹曼模型模拟不可压不混溶两相流体在含复杂固体边界的流场内的相互作用；在进口处分别为两相流体设置多个入口并采用Zou-He边界条件给定流速来模拟实验测量过程中在进口处以恒定流量泵入两相流体;在出口处采用对流出流边界条件模拟两相流体自由流出测量体。(2)数值研究了润湿性、饱和顺序、粘度比(M ∈(1,50))、毛细管数(Ca∈(10-4,10-2))和入口两相分布对稳态两相相对渗透率的影响。结果表明,一般来说,强润湿、初始饱和润湿相和粘度比较大的情况下,非润湿相的相对渗透率会增大,反之,润湿相的相对渗透率会增大。而当毛细管数较小时,两相的相对渗透率都会减小。通过观察流场细节,我们发现不同的流动模式、润湿相附着在壁面上的润滑效果以及死孔隙的分布对两相相对渗透率有重要影响。(3)采用单组分两相伪势格子玻尔兹曼方法来模拟含相变的气液两相流体的流动。其中,流体的状态用Peng-Robinson(P-R)状态方程描述,接触角用改进的虚拟壁面密度法实现。特别地,对于曲面边界,采用改进的流固曲边边界条件之后,方法的质量守恒性更好了。用Runge-Kutta法求解能量方程,并在流固曲面边界处采用了精确的热耦合方法实现温度和热流的连续。(4)用伪势LBM实现了圆柱体上核沸腾的数值模拟。数值研究了过热点和表面润湿性对沸腾传热的影响。发现圆柱体上表面润湿性对沸腾传热的影响与平直壁面上的有较大差别。最后,从四个方面数值研究了混合润湿性表面圆柱体的强化传热性能。