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气泡成核过程的格子Boltzmann方法模拟

曾建邦 李隆键 蒋方明

气泡成核过程的格子Boltzmann方法模拟

曾建邦, 李隆键, 蒋方明
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  • 利用精确差分格子Boltzmann模型探讨水在特定温度下的亚稳态及不稳定平衡态, 获得等温相变过程中形成气泡和液滴的条件, 模型预测结果与理论解符合良好. 在该等温模型的基础上耦合能量方程, 通过调节流体-壁面相互作用力获得不同的气泡与固壁间接触角, 从而建立了一种新的描述气液相变的格子Boltzmann理论模型. 利用该新模型模拟不同流体-壁面相互作用力下凹坑气泡成核过程, 再现了气泡成核过程中的三阶段特性; 探讨了接触角、曲率半径及气泡体积随气泡成核过程的变化关系, 获得了与文献结果定性符合的曲率-气泡体积关系曲线.
    • 基金项目: 国家自然科学青年基金(批准号: 51206171);国家自然科学基金(批准号: 51076172);中国科学院广州能源研究所所长创新基金(批准号: y207r31001)和中国科学院"百人计划"资助的课题.
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    Xu J Y 2011 Boiling Heat Transfer and gas-liquid two phase flow (Beijing: Atomic Energy Press) p211 (in Chinese) [徐济鋆 2001 沸腾传热和气液两相流 (北京: 原子能出版社) 第211页]

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    [13] 叶学民, 李永康, 李春曦. 平衡接触角对受热液滴在水平壁面上铺展特性的影响. 物理学报, 2016, 65(10): 104704. doi: 10.7498/aps.65.104704
    [14] 尹灵康, 徐顺, Seongmin Jeong, Yongseok Jho, 王健君, 周昕. 广义等温等压系综-分子动力学模拟全原子水的气液共存形貌. 物理学报, 2017, 66(13): 136102. doi: 10.7498/aps.66.136102
    [15] 夏伯丽, 张 云, 曹治觉. 论小接触角下实现滴状冷凝的可能性. 物理学报, 2003, 52(10): 2427-2431. doi: 10.7498/aps.52.2427
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    [17] 王小松, 朱如曾. 固液黏着功的Berthelot平均规则的推广及应用. 物理学报, 2010, 59(11): 8010-8014. doi: 10.7498/aps.59.8010
    [18] 张明焜, 陈硕, 尚智. 带凹槽的微通道中液滴运动数值模拟. 物理学报, 2012, 61(3): 034701. doi: 10.7498/aps.61.034701
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-03-19
  • 修回日期:  2013-05-14
  • 刊出日期:  2013-09-05

气泡成核过程的格子Boltzmann方法模拟

  • 1. 中国科学院广州能源研究所先进能源系统实验室, 中国科学院可再生能源重点实验室, 广州 510640;
  • 2. 重庆大学动力工程学院, 低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室, 重庆 400030
    基金项目: 

    国家自然科学青年基金(批准号: 51206171)

    国家自然科学基金(批准号: 51076172)

    中国科学院广州能源研究所所长创新基金(批准号: y207r31001)和中国科学院"百人计划"资助的课题.

摘要: 利用精确差分格子Boltzmann模型探讨水在特定温度下的亚稳态及不稳定平衡态, 获得等温相变过程中形成气泡和液滴的条件, 模型预测结果与理论解符合良好. 在该等温模型的基础上耦合能量方程, 通过调节流体-壁面相互作用力获得不同的气泡与固壁间接触角, 从而建立了一种新的描述气液相变的格子Boltzmann理论模型. 利用该新模型模拟不同流体-壁面相互作用力下凹坑气泡成核过程, 再现了气泡成核过程中的三阶段特性; 探讨了接触角、曲率半径及气泡体积随气泡成核过程的变化关系, 获得了与文献结果定性符合的曲率-气泡体积关系曲线.

English Abstract

参考文献 (36)

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