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过渡区微尺度流动的有效黏性多松弛系数格子Boltzmann模拟

王佐 刘雁 张家忠

过渡区微尺度流动的有效黏性多松弛系数格子Boltzmann模拟

王佐, 刘雁, 张家忠
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  • 为提高采用二维九速离散速度模型的格子Boltzmann方法(LBM)模拟微尺度流动中非线性现象的精度和效率, 引入Dongari等提出的有效平均分子自由程对黏性进行修正(Dongari N, Zhang Y H, Reese J M 2011 J. Fluids Eng. 133 071101); 并针对以往研究微尺度流动时采用边界处理格式含有离散误差的问题, 采用多松弛系数格子Boltzmann方法结合二阶滑移边界条件, 对微尺度Couette流动和周期性Poiseuille流动进行模拟, 并将速度分布以及质量流量等模拟结果与直接模拟蒙特卡罗方法模拟数据、线性Boltzmann方程的数值解以及现有的LBM模型模拟结果进行对比. 结果表明, 相对于现有的LBM模型, 引入新的修正函数所建立的有效黏性多松弛系数LBM模型有效提高了LBM模拟过渡区的微尺度流动中的非线性现象的能力.
      通信作者: 张家忠, jzzhang@mail.xjtu.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 51305355)、国家重点基础研究发展计划(批准号: 2012CB026002)和国家科技支撑计划(批准号: 2013BAF01B02)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-05-26
  • 修回日期:  2015-09-02
  • 刊出日期:  2016-01-05

过渡区微尺度流动的有效黏性多松弛系数格子Boltzmann模拟

  • 1. 西安交通大学能源与动力工程学院, 西安 710049;
  • 2. 西北工业大学机电学院, 西安 710072
  • 通信作者: 张家忠, jzzhang@mail.xjtu.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 51305355)、国家重点基础研究发展计划(批准号: 2012CB026002)和国家科技支撑计划(批准号: 2013BAF01B02)资助的课题.

摘要: 为提高采用二维九速离散速度模型的格子Boltzmann方法(LBM)模拟微尺度流动中非线性现象的精度和效率, 引入Dongari等提出的有效平均分子自由程对黏性进行修正(Dongari N, Zhang Y H, Reese J M 2011 J. Fluids Eng. 133 071101); 并针对以往研究微尺度流动时采用边界处理格式含有离散误差的问题, 采用多松弛系数格子Boltzmann方法结合二阶滑移边界条件, 对微尺度Couette流动和周期性Poiseuille流动进行模拟, 并将速度分布以及质量流量等模拟结果与直接模拟蒙特卡罗方法模拟数据、线性Boltzmann方程的数值解以及现有的LBM模型模拟结果进行对比. 结果表明, 相对于现有的LBM模型, 引入新的修正函数所建立的有效黏性多松弛系数LBM模型有效提高了LBM模拟过渡区的微尺度流动中的非线性现象的能力.

English Abstract

参考文献 (37)

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