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Lattice Boltzmann方法研究振动圆柱绕流问题

专 业: 理论物理
关键词: Lattice Boltzmann方法 D2Q9模型 振动圆柱 绕流 尾流图形
分类号: O35
形 态: 共 78 页 约 51,090 个字 约 2.444 M内容
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内容摘要


格子Boltzmann方法是在保证质量守恒和动量守恒的前提下,模拟能够满足流体力学中的连续性方程和Nayier-Stokes方程的复杂流体的一种介观模拟方法。

本文首先用格子Boltzmann方法和D2Q9模型,选取了Re=200的不可压缩流体,研究了二维并排振动双圆柱(在不同的间隙比T\D=1.2,1.6,2.2,3.2条件下)的绕流,计算结果表明,双圆柱的同步振动对尾流图形有深刻的影响,当振幅和频率足够大时,振动能锁定涡脱落,并且存在着临界的自锁振幅和频率条件。

接下来,我们进一步用D3Q19模型,研究了Re=100下三维单臂型振动圆柱的绕流,我们使振动幅度和频率都足够大,计算结果显示振动除了依然对尾流有深刻影响外,还表现出明显的三维效应,但不同的是,由于圆柱自由端的影响,对涡脱落的自锁现象并没有被观察到。

此外,我们还做了一些实验性的工作。

为了与一个来自连续性模型的数字结果相比较,我们还做了一个利用X射线成像实验研究气体喷注时液体在多孔介质内的渗流干燥过程,结果表明液体渗透和干燥速度是由粘滞压降、气体渗透的状态及多孔介质的毛细管特性决定的。

注入完全饱和的气体时,干燥只会引起气体膨胀。

毛细作用从高浸透的区域到低浸透的区域,导致更多的一致的曲线形状。

注入干燥气体时,干燥器放在进口,扩散器穿过多孔介质。

这个模型对砂岩有一个好的结果,但相对于石灰石的实验不是很满意..……

全文目录


文摘
英文文摘
论文说明:符号说明
1.绪论
1.1研究背景
1.1.1流体力学发展简史
1.1.2圆柱绕流的简述
1.1.3多孔介质渗流研究的简述
1.2格子Boltzmann方法发展简史
1.3格子Boltzmann方法的特点和应用
1.4本文的研究工作及意义
2.格子Boltzmann方法的原理及其实现
2.1 Navier-Stokes方程
2.2简述LBGK模型、D2Q9模型
2.2.1H-定理和平衡函数
2.2.2从连续Boltzmann方程到格子Boltzmann方程的原理
2.2.3 D2Q9模型局部平衡态分布函数
2.2.4 D2Q9模型恢复宏观方程
2.3格子Boltzmann方法的计算流场和实际流场的相似关系
2.3.1方程的无量纲化
2.3.2格子Boltzmann方法中计算参数的选择
3.边界条件的处理
3.1固面边界处理
3.1.1反弹边界
3.1.2反射边界
3.1.3外推格式
3.1.4周期边界
3.2二维压力和速度边界
3.2.1压力边界
3.2.2速度边界
3.3三维边界处理
4.二维并排双圆柱的受迫振动对其自身绕流的影响
5.三维单臂型圆柱的受迫振动对其自身绕流的影响
6.多孔介质的实验研究
7.总结和展望
参考文献
致 谢

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中图分类: > O35 > 数理科学和化学 > 力学 > 流体力学

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