【摘 要】
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格子Boltzmann方法作为一种介观模型,有演化过程简单清晰、易于在计算机上实现、天然的并行性、处理流体系统时从流体粒子出发等优点,这些优势使其能够方便的处理复杂边界及
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格子Boltzmann方法作为一种介观模型,有演化过程简单清晰、易于在计算机上实现、天然的并行性、处理流体系统时从流体粒子出发等优点,这些优势使其能够方便的处理复杂边界及大规模流动问题。目前,格子Boltzmann方法已经成功应用于很多领域,如多相流、湍流、大涡模拟、多孔介质、磁流体动力学、微尺度流动等。 单相方腔流作为经典的流体动力学问题一直被很多学者关注,并被广泛用来验证一些新的数值方法。方腔内的多相流动则因其在石油工业、化学工程等领域的广泛应用而备受工业界学者的关注,然而,相间的复杂相互作用也使这一问题变得极为复杂,至今尚未得到系统研究,本论文正是基于这一背景开展如下的相关研究。 本文首先用Shan-Chen模型模拟了Poiseuille流问题,以实现对方法和程序验证,进而对表面张力、接触角等基础问题开展了相关研究。在此基础上,深入研究了两相两组分的方腔流问题:首先,选取几组不同的Reynolds(Re)数,分析Re数对流体混合界面长度的影响,发现Re数越大,两相方腔流的相界面的长度增加的越快;其次,系统分析了Capillary(Ca)数对混合界面长度的影响,研究结果表明:Ca数越大,混合界面长度增加的越快;此外,壁面润湿性对流体混合程度也有明显影响。对于强亲水壁面,界面混合长度在演化到一定程度后逐渐趋于一常数;无论是亲水壁面还是憎水壁面,程度越高,界面长度变化的越快。
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