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《东北师范大学》 2005年
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复杂流体的Lattice Boltzmann模拟

马增威  
【摘要】:作为一种介观模拟方法,格子玻尔兹曼方法(LBM)在保证质量守恒和动量守恒的前提下,模拟的复杂流体能够满足流体力学中的连续性方程和 Navier-Stokes 方程。本文给出了从格子玻尔兹曼方程出发到 Navier-Stokes 方程的详细推导。为了验证 LBM 首先采用二维基本模型中的 D2Q9 模型模拟了泊肃叶流动,得到与理论精确解一致的模拟结果。 自由能 LBM 是对基本模型的发展,我们采用这一模型模拟了汽液两相转变问题以及二元体系共混问题,剪切边界条件下的二元体系共混是本文的重点。我们得到如下的结果: 1.在单元体系的汽液转变模拟中得到了与理论一致的结果,验证了理论临界温度。模拟结果表明温度是决定相区形态和界面宽度的主要因素。通过改变初始浓度体系在平衡态时有不同的相结构。 2.周期性边界条件下二元共混体系研究结果表明温度决定体系的平衡态浓度分布,粘度决定相区的平滑程度,组成比例决定相区形态。 3.剪切边界条件下二元共混体系研究结果表明在确定的剪切速率下存在剪切作用和排斥作用的竞争:在低粘度强排斥体系中平衡态的相形态主要决定于排斥作用;在低粘度弱排斥体系中主导因素是剪切作用;在高粘度强排斥体系中观察到一个特征时刻,在特征时刻之前排斥作用占优势,之后剪切作用占优势。在这两种作用的竞争机制下几种不同粘度和相互作用参数设置的体系将形成厚度不同的层状结构。
【学位授予单位】:东北师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:O35

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