用Lattice Boltzmann方法處理傳熱傳質中的固液相變問題.pdf

1、相變是傳質傳熱中的一種典型情況。而多孔介質中物質的相變在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中十分常見。近些年來,為了提高熱傳導系數(shù),相變材料中被充入了多孔介質。熔化過程的研究對開采天然氣水合物至關重要。天然氣水合物在儲量非常豐富,主要存在于凍土層中,通過注熱水法將其轉化為天然氣和水進行開采。由于相變問題的非線性特點,需要一種既高效又可靠的數(shù)值方法來處理它。
　　 格子Boltzmann方法作為一種新興的數(shù)值計算方法,在經(jīng)過近幾十年的發(fā)展后,已成

2、為模擬流體運動以及為復雜物理現(xiàn)象建模的一個新工具。它被廣泛運用于研究航空、能源開采和環(huán)境工程中的宏觀流體系統(tǒng)。與傳統(tǒng)計算流體力學方法不同,格子Boltzmann方法并不以宏觀連續(xù)方程為基礎,而是從流體微觀模型和細觀動力學方程出發(fā),構造符合一定物理規(guī)則的演化機制,然后進行計算。與傳統(tǒng)的從Nayier-Stokes方程出發(fā)的流體力學計算方法相比,格子Boltzmann方法具有編碼簡單、邊界條件容易實現(xiàn)、具有完全并行性等許多獨特的優(yōu)勢。這些優(yōu)

3、點使得格子Boltzmann方法非常適合用于研究多孔介質中的傳熱傳質問題。本文運用格子Boltzmann方法對純相變以及多孔介質內物質的對流相變過程進行了數(shù)值模擬,并對數(shù)值結果加以研究和討論。
　　 文中我們詳細介紹了多孔介質中的對流傳熱的研究意義和研究近況以及相關的基本概念、宏觀方程和LatticeBoltzmann方程。隨后介紹了相變的基本概念和研究的重要意義,并對純凈物的相變以及伴隨對流的相變進行了詳細的分析,特別介紹了兩