学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

用Lattice Boltzmann方法处理传热传质中的固液相变问题

作　者: 李霞
导　师: 许友生
学　校: 浙江师范大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 格子Boltzmann方法 先迁移后碰撞方法 多孔介质 纯固液相变 有对流的固液相变
分类号: O551.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 75次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


相变是传质传热中的一种典型情况。而多孔介质中物质的相变在工业生产和日常生活中十分常见。近些年来,为了提高热传导系数,相变材料中被充入了多孔介质。熔化过程的研究对开采天然气水合物至关重要。天然气水合物在储量非常丰富,主要存在于冻土层中,通过注热水法将其转化为天然气和水进行开采。由于相变问题的非线性特点,需要一种既高效又可靠的数值方法来处理它。格子Boltzmann方法作为一种新兴的数值计算方法,在经过近几十年的发展后,已成为模拟流体运动以及为复杂物理现象建模的一个新工具。它被广泛运用于研究航空、能源开采和环境工程中的宏观流体系统。与传统计算流体力学方法不同,格子Boltzmann方法并不以宏观连续方程为基础,而是从流体微观模型和细观动力学方程出发,构造符合一定物理规则的演化机制,然后进行计算。与传统的从Navier-Stokes方程出发的流体力学计算方法相比,格子Boltzmann方法具有编码简单、边界条件容易实现、具有完全并行性等许多独特的优势。这些优点使得格子Boltzmann方法非常适合用于研究多孔介质中的传热传质问题。本文运用格子Boltzmann方法对纯相变以及多孔介质内物质的对流相变过程进行了数值模拟,并对数值结果加以研究和讨论。文中我们详细介绍了多孔介质中的对流传热的研究意义和研究近况以及相关的基本概念、宏观方程和Lattice Boltzmann方程。随后介绍了相变的基本概念和研究的重要意义,并对纯净物的相变以及伴随对流的相变进行了详细的分析,特别介绍了两种情况下的宏观方程和Lattice Boltzmann方程。通过研究,创新的提出了先迁移后碰撞的Lattice Boltzmann方法,对该方法在处理相变问题上的优越性做了详细的分析与数值模拟。最后,用Lattice Boltzman方法处理多孔介质内有对流的相变,得出了相应的宏观方程与LatticeBoltzmann方程,并建立起一个二维模型,对多孔介质中物质对流相变的各个参数作了分析。

全文目录


摘要  3-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-9
1 绪论  9-18
  1.1 多孔介质中传热传质的研究意义  9-12
  1.2 Lattice Boltzmann方法的发展历程  12-15
  1.3 Lattice Boltzmann方法的应用  15-16
  1.4 全文安排  16-18
2 Lattice Boltzmann方法的基本理论  18-28
  2.1 基本思想  18-19
  2.2 BGK模型  19-22
  2.3 Lattice Boltzmann方法的边界处理  22-28
3 多孔介质中的对流传热  28-35
  3.1 应用背景及意义  28
  3.2 多孔介质中对流传热的宏观控制方程  28-30
  3.3 多孔介质中对流传热的Lattice Boltzmann方程  30-35
4 热传导中相变过程以及有对流的相变  35-42
  4.1 相变的基本概念和重要意义  35-36
  4.2 热传导中的相变过程  36-40
    4.2.1 固液相变过程的宏观方程  36-37
    4.2.2 固液相变过程的Lattice Boltzmann方程  37-40
  4.3 有对流的固液相变  40-42
    4.3.1 有对流固液相变的宏观方程  40-41
    4.3.2 有对流固液相变的Lattice Boltzmann方程  41-42
5 用先迁移后碰撞的Lattice Boltzmann方法处理热传导中的固化问题  42-52
  5.1 引言  42-43
  5.2 先迁移后碰撞方法与先碰撞后迁移两种方法的比较  43-45
  5.3 边界条件  45-46
  5.4 模型与数值结果讨论  46-51
    5.4.1 一维半无限长区域内的凝固过程  46-49
    5.4.2 二维直角区域内的凝固过程  49-51
  5.5 结论  51-52
6 用Lattice Boltzmann方法处理多孔介质内有对流的固液相变  52-62
  6.1 引言  52-53
  6.2 模型与理论  53-57
    6.2.1 控制方程  53-54
    6.2.2 多孔介质中对流相变的LB方程  54-56
    6.2.3 边界条件  56-57
  6.3 数值结果与讨论  57-60
  6.4 结论  60-62
7 总结与展望  62-64
参考文献  64-72
攻读学位期间取得的研究成果  72-73
攻读硕士期间参与的课题及研究经历  73-74
致谢  74-75

相似论文

  1. 二维矩形容器内带Soret效应的Marangoni对流的格子Boltzmann模拟,O351
  2. 多孔介质相对渗透率的耦合模型,O357.3
  3. 孔隙介质的动力响应研究,O357.3
  4. 矿井尺度下煤矿床温度场分布规律研究,TD727
  5. 斜坡式防波堤越浪过程的SPH模拟,U656.2
  6. CFD在工程中的一些应用,O35
  7. 多孔介质传热传质过程的数值模拟—烟叶烘烤过程模拟技术研究,TS41
  8. 高效换热式旋风分离器的研究及数值模拟,TQ051.8
  9. 烧结环冷机流场与温度场数值模拟,TK124
  10. 致密多孔介质内气体流动和传热的格子Boltzmann模拟,TK124
  11. 采用平板式燃烧器的微型热光电系统的研究,TP211.4
  12. 时间矩方法确定多孔介质中乙醇及BTEX行为参数的初步研究,X52
  13. 多孔介质燃气热水器的燃烧、换热特性研究及产品设计,TS914.252
  14. 多孔介质热电材料传热过程数值模拟,TB34
  15. 水化学环境变化对多孔介质强度和渗透性的影响,O611.3
  16. 低热值预混气在往复式多孔介质中燃烧实验研究,TK16
  17. 管内核心流分段填充多孔介质的传热强化分析,TK124
  18. 预混气体在惰性多孔介质内燃烧的实验和数值模拟初步研究,TK16
  19. 尾矿坝渗流场分析及其水土交互作用机理研究,TV223.4
  20. 单层饱和多孔介质一维瞬态响应半解析解,TU435

中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 热学与物质分子运动论 > 热学 > 物质的热性质
© 2012 www.xueweilunwen.com