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格子Boltzmann方法是一种新兴的基于介观层次的数值模拟方法,它以离散的运动论和统计力学为出发点来描述流体。本文运用三维不可压格子Boltzmann模型(D3Q15)研究了磁流体的一些特性。为了解决不可压流动传热问题,文中还推导了相应的三维热模型。
本文系统地介绍了格子Boltzmann方法,阐述了力相处理以及用于解决低粘度问题的分数迁移模型,描述了磁流体的基本特性,详细分析了磁流体中的受力。在上述理论的基础上,建立了磁流体流动与传热的三维格子Boltzmann模型,模拟了磁流体的宏观静止结构、热磁对流现象以及矩形通道内的流动与传热过程,分析了外加磁场属性对上述磁流体特征的影响。
计算结果表明,格子Boltzmann方法能够基于介观有效地处理流体中磁性粒子上复杂的作用力,并较好地模拟磁流体的流动传热。