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

1、相變是傳質(zhì)傳熱中的一種典型情況。而多孔介質(zhì)中物質(zhì)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(dǎo)系數(shù),相變材料中被充入了多孔介質(zhì)。熔化過程的研究對開采天然氣水合物至關(guān)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(zhuǎn)化為天然氣和水進(jìn)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(fù)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(xué)方法不同,格子Boltzmann方法并不以宏觀連續(xù)方程為基礎(chǔ),而是從流體微觀模型和細(xì)觀動力學(xué)方程出發(fā),構(gòu)造符合一定物理規(guī)則的演化機(jī)制,然后進(jìn)行計算。與傳統(tǒng)的從Nayier-Stokes方程出發(fā)的流體力學(xué)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(zhì)中的傳熱傳質(zhì)問題。本文運用格子Boltzmann方法對純相變以及多孔介質(zhì)內(nèi)物質(zhì)的對流相變過程進(jìn)行了數(shù)值模擬,并對數(shù)值結(jié)果加以研究和討論。
　　 文中我們詳細(xì)介紹了多孔介質(zhì)中的對流傳熱的研究意義和研究近況以及相關(guān)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(jìn)行了詳細(xì)的分析,特別介紹了兩