多相传热问题的格子Boltzmann模型及应用研究

来源 :华中科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tshy65655
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
多相传热问题广泛存在于自然界、工业生产以及能源环境等领域,并日益成为这些领域的共性科学问题。该问题由于涉及到多物理场的耦合、复杂流体之间的相互作用以及流体与固体壁面之间的相互作用,其输运机理极为复杂。现有的理论与实验方法在处理这类复杂问题时均存在一定的局限性。随着计算机技术和数值方法的快速发展,数值模拟因其可重复性以及高效性逐渐发展成为研究这类复杂问题的重要方法。介观格子Boltzmann(LB)方法因兼具宏观数值方法与微观粒子方法的优点,在多相传热问题的研究方面具有较大的优势,比如,可以方便地描述复杂流体之间的相互作用,易于处理复杂边界等。目前,针对多相热问题,国内外学者开展了一些研究,也取得了部分重要进展,但仍存在一些不足,比如现有的混合LB方法无法保证整个系统的质量守恒,以及模拟的多相传热问题仅仅涉及到密度相同的情形等。针对上述问题,我们开展了以下几个方面的研究工作:(1)针对一般形式的温度方程,本文构建了一种耦合流场信息的LB模型,与已有的LB模型不同,该模型适用于求解非均匀介质中的共轭传热问题。理论分析表明,该模型不但可以完全恢复温度方程,而且不涉及到空间梯度的非局部计算,可以保证碰撞过程的局部性。此外,数值实验也表明该模型在空间上具有二阶收敛精度,并具有良好的数值稳定性。(2)基于上述LB模型涉及的局部计算思想,本文发展了一类求解多相传热问题的LB模型。我们首先将描述温度的对流扩散方程改写为带源项的扩散方程,进而设计了求解扩散方程的LB模型。在该模型中,温度和序参数的空间梯度均可以通过相应分布函数的非平衡态进行局部计算,保证了碰撞过程的局部性。最后,我们对热毛细流问题进行了数值模拟,验证了模型的有效性与准确性。(3)基于上述提出的多相传热LB模型,本文研究了液滴在固体壁面上热毛细迁移的动力学行为,分析了不同粘性比、密度比、热传导系数比以及非均匀润湿固壁对液滴热毛细迁移过程的影响。(4)利用上述发展的多相传热LB模型,本文进一步研究了固体壁面上自润湿流体液滴的热毛细迁移机制。首先,我们考虑了不同与界面张力相关参数下自润湿流体液滴的热毛细迁移过程,并给出了临界参数。其次,本文还分析了热物理参数以及自润湿流体液滴初始位置对其热毛细迁移动力学行为的影响,并与已有工作进行了对比分析。总之,本文首先针对一般形式的温度方程构建了一种改进的LB模型,并在此基础上,进一步发展了多相传热问题的LB模型。最后,基于上述工作,本文系统地研究了液滴热毛细迁移的动力学行为。这些工作不但进一步丰富了格子Boltzmann方法的相关理论,而且有助于深入认识液滴的热毛细迁移机理。
其他文献
不健康的行为和代谢因素是全球死亡和疾病负担的最重要的危险因素。越来越多的队列研究利用多种行为因素构建生活方式评分以反映个体的综合生活方式,并评估其与死亡风险的关联。但是目前仍缺乏来自我国的队列研究证据,也缺少在不同国家人群间进行比较的队列研究。此外,考虑到行为和代谢因素相互关联,探究代谢状态对综合生活方式与死亡风险关联的修饰作用将为不同代谢健康水平人群的健康行为管理提供科学证据,然而相关研究证据仍
学位
第一部分:圆锥动脉干畸形引产胎儿全外显子测序诊断价值研究[背景与目的]圆锥动脉干畸形(conotruncal defects,CTD)由心脏流出道发育异常所致,是一类胚胎发育基础相似、病变相对严重、需要尽早矫治的先天性心脏畸形(congenital heart defects,CHD)。全外显子测序(whole-exome sequencing,WES)是产前基因诊断的有力工具,准确的遗传学诊断有
学位
第一部分:CAR-T治疗耐药弥漫大B细胞淋巴瘤患者T细胞功能及临床特征分析目的:尽管嵌合抗原受体(CAR)T细胞免疫治疗在血液肿瘤治疗中取得了巨大的进展,但仍有约27%~48%的复发难治弥漫大B淋巴瘤(r/r DLBCL)患者接受CAR-T细胞免疫治疗原发无效。CAR-T治疗原发无效与患者的T细胞功能障碍密切相关,主要表现为CAR-T体内扩增水平差和/或持续时间短,但其影响因素及机制尚不明确。因此
学位
目的:本研究拟筛选在肝细胞癌(Hepatocellularcarcinoma,HCC)中高表达且与糖酵解通路相关的长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA),探索其对HCC恶性生物学行为以及糖酵解的调控作用及相关分子机制,以期为研发新的HCC标志物与分子靶向治疗位点提供实验依据。方法:通过挖掘TCGA(The Cancer Genome Atlas)数据库中HCC样本
学位
第一部分:二维斑点追踪技术评估肺动脉瓣狭窄胎儿心肌形变功能【目的】肺动脉瓣狭窄(pulmonary valvular stenosis,PVS)是常见的先天性心脏病之一,有关其胎儿时期的心肌形变等研究尚少。本研究旨在联合常规超声心动图与二维斑点追踪技术(two-dimensional speckle-tracking echocardiography,2D-STE),定量评估PVS胎儿心脏功能的变
学位
目的:银屑病是一种常见的慢性、损容性皮肤炎症性疾病。除红斑、鳞屑、皮肤增厚的典型表现外,据报道,约41%~90%的患者伴有瘙痒的主诉。银屑病的发生机制仍未完全明确,故尚缺乏特异性、针对性的治疗手段。2型大麻素受体(Cannabinoid receptor 2,CB2R)是一种G蛋白偶联受体,主要位于免疫器官和免疫细胞上,可参与免疫调节、感觉传导等病理生理过程,其激活后可抑制由急性致痒原诱导的大鼠抓
学位
研究背景和目的:恶性肿瘤已成为人类的第二大死亡原因,晚期恶性肿瘤患者常常出现化疗耐药和复发而导致治疗失败。本研究以临床上常发生治疗抵抗的两种恶性肿瘤(口腔鳞状细胞癌[oral squamous cell carcinoma,OSCC]和前列腺癌[prostate cancer,PCa])为研究对象,旨在从OSCC和PCa耐药机制的共性和差异中探索恶性肿瘤治疗抵抗的根源。肿瘤干细胞(cancer s
学位
第一部分:急性缺血性卒中患者的血小板反应性的影响因素目的:无论是在缺血性脑卒中的急性期治疗还是二级预防中,抗血小板聚集治疗都是重要的治疗方式,然而临床上患者对抗血小板药物的反应性差异较大。目前在急性缺血性卒中患者中关于抗血小板药物反应性的影响因素的相关研究有限。因此,本研究试图明确哪些临床因素会影响抗血小板药物疗效,以期为临床治疗决策提供指导依据。方法:连续纳入阿司匹林联合氯吡格雷治疗的急性缺血性
学位
第一部分gaMSCs对胶质瘤细胞增殖、替莫唑胺耐药和m~6A RNA甲基化水平的影响目的:探讨胶质瘤相关间充质干细胞(gaMSCs)对胶质瘤细胞增殖、替莫唑胺耐药和总RNA m~6A修饰水平的影响。方法:收集人胶质瘤手术标本(WHO Ⅲ-Ⅳ级)并分离和培养gaMSCs;在六孔板中接种等量的U87或U251细胞,分为共培养组(CO)和对照组(MO),共培养组采用非接触式共培养系统与gaMSCs在无血
学位
目的:构建非酒精性脂肪性肝炎(non-alcoholic steatohepatitis,NASH)细胞模型和小鼠模型,探讨NASH肝细胞线粒体氧化应激以及环磷酸腺苷反应元件结合蛋白H(cyclic AMP-responsive element binding protein H,CREBH)表达的变化;探索调节CREBH的表达对NASH肝细胞线粒体氧化应激的影响以及调控的分子机制。方法:1.棕榈
学位