用晶格Boltzmann方法研究界面动力
文献类型：学位论文
| 作者 | 闻炳海 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2013-05 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 导师 | 方海平 |
| 关键词 | 计算流体力学 晶格Boltzmann方法 界面动力 计算精度 伽利略不变性 |
| 其他题名 | A Study of Interfacial DynamicsbyLattice Boltzmann Method |
| 学位专业 | 粒子物理与原子核物理 |
| 中文摘要 | 在深入分析传统方法的基础上，我们首先考虑了格子类型变化对边界动量的贡献，提出了格子类型相关的动量交换法，并通过模拟计算一系列的圆柱沉降运动和Segré-Silberberg效应验证了该方法在移动边界上的计算精度。为了进一步解决动量交换法传统方程的伽利略不变性和数值稳定性问题，我们在界面动量传递的计算中引入了相对速度，提出了充分伽利略不变的动量交换法。我们发现伽利略不变性不但是一个基本的理论规则，在改进晶格Boltzmann方法计算精度中也起着关键作用。通过直接数值模拟圆柱沉降和三维Segré-Silberberg效应以及仔细的定量分析证实，伽利略不变的动量交换法能够精确刻画移动边界在动态流体中的行为，具有出色的稳定性。该算法只使用局部数据而且没有迭代计算，因此非常高效；它独立于边界的几何形状，易于在二维和三维环境中实施，避免使用复杂的边界积分方法，增强了晶格Boltzmann 方法精确模拟复杂边界运动的能力。伽利略不变的动量交换法将会促进移动交通工具、动脉血液流、胶体悬浮等复杂流体系统的数值模拟研究。 应用伽利略不变的动量交换法，我们研究了红细胞相关的双凹颗粒和椭圆颗粒在管道流中的悬浮运动。观察到和经典Segré-Silberberg效应不同的侧向迁移和平衡现象。由于非圆几何形状的影响，颗粒的运动中包含了周期性的波动和非匀速旋转。根据释放高度不同，双凹颗粒具有两个侧向平衡位置，雷诺数的影响有显著的区别。通过调整尺寸、纵横比和雷诺数，系统研究了椭圆颗粒的侧向迁移和平衡运动。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-12-06 |
| 页码 | 113 |
| 源URL | [http://ir.sinap.ac.cn/handle/331007/13395]  |
| 专题 | 上海应用物理研究所_中科院上海应用物理研究所2011-2017年 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 闻炳海. 用晶格Boltzmann方法研究界面动力[D]. 中国科学院研究生院. 2013. |
入库方式： OAI收割
来源：上海应用物理研究所
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