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三相流体流动的格子Boltzmann方法研究
【机构】 西安科技大学安全学院安全工程系； 西安交通大学能源与动力工程学院热流科学与工程教育部重点实验室；
【摘要】 三相及更多相流体流动在工业领域中广泛存在,例如石油工程里三相流体流动(油/气/水),液-液界面中气泡的萃取,气-液界面中液滴的下沉,微流体装置中药物的释放和输送等。与大量的两相流研究相比,目前对三相流体流动问题的研究依然很少,这是由于三相流体界面间的拓扑变形较为复杂,数值计算容易发散。对三相流体流动的数值模拟已成为流体力学领域极具挑战性的问题之一。格子Boltzmann方法中的多相流颜色模型、伪势模型、自由能模型等虽然被大量地用来模拟多相流体流动问题,但是这些多相流问题仅限于两相流问题,对三相流或者更多相流体问题的模拟几乎空白。鉴于格子Boltzmann方法的诸多优点,以及两相流格子Boltzmann通量求解方法数值计算稳定的优点,本文将两相流格子Boltzmann通量求解方法与三相Cahn-Hilliard模型结合,开发适用于三相流的格子Boltzmann通量求解方法,对几个典型的三相流体流动问题,包括圆形液滴在分层界面上的扩展、气泡在分层界面内的上升、液滴在分层界面内的下沉、嵌套液滴的融合以及异相液滴的无接触碰撞展开研究,揭示三相流体界面间的复杂拓扑变化规律。
【关键词】 三相流；
格子Boltzmann方法；
Cahn-Hilliard模型；
【基金】 国家自然科学基金项目No.51576156和No.51222604
- 【会议录名称】 第十届全国流体力学学术会议论文摘要集
- 【会议名称】第十届全国流体力学学术会议
- 【会议时间】2018-10-25
- 【会议地点】中国浙江杭州
- 【分类号】O359
- 【主办单位】中国力学学会流体力学专业委员会