基于格子Boltzmann方法的二維自由射流數(shù)值模擬.pdf

1、射流是流體力學(xué)研究的重要內(nèi)容之一,通常是紊流流型,在潛艇排水口、泵噴推進(jìn)器降噪優(yōu)化設(shè)計(jì)中有著重要的研究價(jià)值。格子Boltzmann方法是流體運(yùn)動數(shù)值模擬新方法,具有計(jì)算效率高、邊界施加方便、物理圖像清晰等優(yōu)點(diǎn)。本文選用格子波爾茲曼方法編程對二維自由射流問題進(jìn)行研究,分析射流場特征,驗(yàn)證格子Boltzmann方法射流模擬的適用性。
　　格子Boltzmann方法是一種介觀方法,它從微觀角度出發(fā),用粒子分布函數(shù)的碰撞和遷移來描述宏觀流

2、動現(xiàn)象。本文采用格子Boltzmann方法單松弛模型模擬低雷諾數(shù)穩(wěn)定射流,高雷諾數(shù)湍射流則采用大渦模擬與格子Boltzmann算法相結(jié)合的多松弛大渦模擬模型,雷諾數(shù)從變化范圍10~100000。通過與CFD常用軟件Fluent計(jì)算結(jié)果對比,驗(yàn)證格子Boltzmann方法射流模擬的可行性。同時(shí)討論了雷諾數(shù)變化、管長變化對二維自由射流場的影響,淺析了格子Boltzmann單松弛模型與多松弛模型的穩(wěn)定性比較、射流穩(wěn)態(tài)與非穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。主要結(jié)論如

3、下:
　　本文用格子Boltzmann方法對低雷諾數(shù)穩(wěn)定射流模擬效果很好,而湍射流的模擬結(jié)果與Fluent有所差別,但仍能描述湍射流流場特征以及渦的脫落、合并和發(fā)展過程。雷諾數(shù)越高,射流向下游發(fā)展距離越遠(yuǎn),軸線速度衰減越慢。低雷諾數(shù)下,管長對射流場特征分布幾乎沒影響,隨著雷諾數(shù)的增長,射流寬度變窄;高雷諾數(shù)下,管長越長,湍流發(fā)展越充分,軸線速度越大,隨著雷諾數(shù)的增長,射流寬度變寬。通過比較不同雷諾數(shù)下的射流渦量圖,預(yù)測雷諾數(shù)700