【摘 要】
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数值模拟是研究流体运动规律的重要手段。近些年来,,微、纳尺度的元件在芯片,制造,医学等领域中得到了非常广泛的应用。但是与宏观的流动相比,微纳尺度的数值模拟必须捕捉亚连续条件下流体-流体,流体-固体之间的相互作用。因此基于连续性假设的传统的CFD方法并不适用于微、纳尺度的研究。耗散粒子动力学对这一问题有很好的效果,因此本文采用耗散粒子动力学的方法研究微、纳尺度下射流的运动规律。在耗散粒子动力学方法,
【出 处】
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第十一届全国流体力学学术会议论文摘要集
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数值模拟是研究流体运动规律的重要手段。近些年来,,微、纳尺度的元件在芯片,制造,医学等领域中得到了非常广泛的应用。但是与宏观的流动相比,微纳尺度的数值模拟必须捕捉亚连续条件下流体-流体,流体-固体之间的相互作用。因此基于连续性假设的传统的CFD方法并不适用于微、纳尺度的研究。耗散粒子动力学对这一问题有很好的效果,因此本文采用耗散粒子动力学的方法研究微、纳尺度下射流的运动规律。在耗散粒子动力学方法,需要得到流体流动的规律,需要对大量的粒子进行统计平均,这会消耗很大的计算资源。针对这一问题,我们开发了基于GPU加速的耗散粒子动力学计算的CUDA程序,并得到了相对于CPU很高的加速比。其次,本文针对粒子法难以模拟入口、出口的弊端,开发了相应的算法,应用到微、纳尺度的射流模拟中。使基于粒子法的数值模拟也能施加类似于CFD模拟中的入口、出口边界条件。探讨了不同的边界条件下射流的流动规律。此外本文也实现了壁面处流动无滑移边界条件,可以使耗散粒子动力学的计算结果与理论结果更好的吻合。此外流体相对于壁面的滑移能够反应材料的亲疏水性质,为材料的性质对流体运动的影响打下了基础。另外,本文也改进了任意复杂边界条件计算的算法,使得耗散粒子动力学能够模拟任意复杂几何结构边界条件下的流体流动。探究了微、纳尺度下不同的喷嘴形状对射流的影响。
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