Lattice Boltzmann方法研究振动圆柱绕流问题

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格子Boltzmann方法是在保证质量守恒和动量守恒的前提下,模拟能够满足流体力学中的连续性方程和Nayier-Stokes方程的复杂流体的一种介观模拟方法。 本文首先用格子Boltzmann方法和D2Q9模型,选取了Re=200的不可压缩流体,研究了二维并排振动双圆柱(在不同的间隙比T/D=1.2,1.6,2.2,3.2条件下)的绕流,计算结果表明,双圆柱的同步振动对尾流图形有深刻的影响,当振幅和频率足够大时,振动能锁定涡脱落,并且存在着临界的自锁振幅和频率条件。接下来,我们进一步用D3Q19模型,研究了Re=100下三维单臂型振动圆柱的绕流,我们使振动幅度和频率都足够大,计算结果显示振动除了依然对尾流有深刻影响外,还表现出明显的三维效应,但不同的是,由于圆柱自由端的影响,对涡脱落的自锁现象并没有被观察到。此外,我们还做了一些实验性的工作。 为了与一个来自连续性模型的数字结果相比较,我们还做了一个利用X射线成像实验研究气体喷注时液体在多孔介质内的渗流干燥过程,结果表明液体渗透和干燥速度是由粘滞压降、气体渗透的状态及多孔介质的毛细管特性决定的。注入完全饱和的气体时,干燥只会引起气体膨胀。毛细作用从高浸透的区域到低浸透的区域,导致更多的一致的曲线形状。注入干燥气体时,干燥器放在进口,扩散器穿过多孔介质。这个模型对砂岩有一个好的结果,但相对于石灰石的实验不是很满意。
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