質(zhì)量守恒的LBM多相流模型對(duì)液滴飛濺現(xiàn)象的數(shù)值模擬.pdf

1、在自然界和我們的日常生產(chǎn)以及生活中廣泛存在著多相流現(xiàn)象。這種現(xiàn)象的普遍發(fā)生對(duì)流體機(jī)械以及生命科學(xué)等諸多方面有著十分重大的影響，例如氣象、石油、化工以及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。伴隨當(dāng)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，數(shù)值模擬在多相流方面的研究已經(jīng)逐漸上升為與實(shí)驗(yàn)研究、理論分析同樣有價(jià)值的研究方法，并在近年來得到極其普遍的利用。
　　作為基于分子動(dòng)力學(xué)理論的微介觀方法,格子Boltzmann方法可以準(zhǔn)確高效的對(duì)多相流問題進(jìn)行模擬計(jì)算，具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

2、然而，現(xiàn)有的格子玻爾茲曼模型在模擬多相流問題上雖然已經(jīng)取得了很大進(jìn)展,但是在追蹤動(dòng)態(tài)界面過程中如何保證質(zhì)量守恒一直困擾著研究人員,特別是在大密度比率問題上。本文提出了一個(gè)質(zhì)量守恒的格子玻爾茲曼模型用來模擬不可壓縮多相流的問題。
　　首先，在改進(jìn)的Z-S-C模型的基礎(chǔ)上,引入一個(gè)質(zhì)量修正項(xiàng)到Cahn-Hilliard方程中，用來補(bǔ)償數(shù)值模擬時(shí)的質(zhì)量損失或者抵消建模過程中引起的質(zhì)量耗散。并通過對(duì)經(jīng)典算例的模擬計(jì)算來驗(yàn)證這個(gè)修正后的模型

3、在處理氣液兩相流問題上是否能夠保證質(zhì)量守恒。之后，通過研究不同條件下液滴撞擊液膜時(shí)液滴的演化過程，并對(duì)比之前傳統(tǒng)模型的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量損耗明顯降低。此外,本文模擬了液滴與固體表面發(fā)生碰撞時(shí)產(chǎn)生的現(xiàn)象?；谛拚哪Ｐ?應(yīng)用一個(gè)簡(jiǎn)易的幾何方程計(jì)算固體表面的潤(rùn)濕性。在處理動(dòng)態(tài)接觸角問題時(shí)，本文引入了一個(gè)當(dāng)?shù)亓慝@得前/向后接觸線的瞬時(shí)速度。并模擬在不同的條件下，液滴撞擊固體表面時(shí)產(chǎn)生的形態(tài)變化以及對(duì)動(dòng)態(tài)接觸角的變化影響。模擬結(jié)果表明，修正后的模