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## Three-dimensional numerical simulation of thermosolutal convection in enclosures using lattice Boltzmann method

Lu Yu-Hua, Zhan Jie-Min
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• #### 摘要

研究了温盐双扩散系统的多组分格子Boltzmann方法.通过对二维方腔的温盐双扩散系统的数值模拟，检验了方法的可行性及有效性，所得到的结果与差分法结果符合良好，继而将此方法推广到三维，建立了三维温盐双扩散系统的格子Boltzmann方法，对三维方腔双扩散问题进行了模拟和分析，并与差分法模拟的结果进行了比较，结果令人满意.最后，分析了格子Boltzmann方法在模拟双扩散对流问题时存在的局限性.

#### Abstract

Lattice Boltzmann method of two-and three-dimensional thermosolutal convection is investigated in this paper. Lattice Boltzmann method with multiple components was applied to simulate two-dimensional thermosolutal convection flow on a square cavity. The numerical results agree well with those of high order finite difference method. It shows that the numerical scheme is efficient. Therefore the lattice Boltzmann method is extended to investigate three-dimensional thermosolutal convection flow in cubic cavity. The comparison between the proposed lattice Boltzmann method and a finite difference method shows a satisfactory agreement. The limitation of the lattice Boltzmann model in the double-diffusive convection is discussed.

#### 作者及机构信息

###### 1. 中山大学应用力学与工程系，广州 510275
• 基金项目: 国家自然科学基金(批准号：40476012)资助的课题.

#### 施引文献

•  [1] 陈效鹏, 冯君鹏, 胡海豹, 杜鹏, 王体康. 基于格子Boltzmann方法的二维气泡群熟化过程模拟. 物理学报, 2022, 71(11): 110504. doi: 10.7498/aps.70.20212183 [2] 陈效鹏, 冯君鹏, 胡海豹, 杜鹏, 王体康. 基于格子Boltzmann方法的二维汽泡群熟化过程模拟. 物理学报, 2022, (): . doi: 10.7498/aps.71.20212183 [3] 胡晓亮, 梁宏, 王会利. 高雷诺数下非混相Rayleigh-Taylor不稳定性的格子Boltzmann方法模拟. 物理学报, 2020, 69(4): 044701. doi: 10.7498/aps.69.20191504 [4] 周光雨, 陈力, 张鸿雁, 崔海航. 基于格子Boltzmann方法的自驱动Janus颗粒扩散泳力. 物理学报, 2017, 66(8): 084703. doi: 10.7498/aps.66.084703 [5] 梁宏, 柴振华, 施保昌. 分叉微通道内液滴动力学行为的格子Boltzmann方法模拟. 物理学报, 2016, 65(20): 204701. doi: 10.7498/aps.65.204701 [6] 黄虎, 洪宁, 梁宏, 施保昌, 柴振华. 液滴撞击液膜过程的格子Boltzmann方法模拟. 物理学报, 2016, 65(8): 084702. doi: 10.7498/aps.65.084702 [7] 张婷, 施保昌, 柴振华. 多孔介质内溶解与沉淀过程的格子Boltzmann方法模拟. 物理学报, 2015, 64(15): 154701. doi: 10.7498/aps.64.154701 [8] 张娅, 潘光, 黄桥高. 疏水表面减阻的格子Boltzmann方法数值模拟. 物理学报, 2015, 64(18): 184702. doi: 10.7498/aps.64.184702 [9] 黄桥高, 潘光, 宋保维. 疏水表面滑移流动及减阻特性的格子Boltzmann方法模拟. 物理学报, 2014, 63(5): 054701. doi: 10.7498/aps.63.054701 [10] 任晟, 张家忠, 张亚苗, 卫丁. 零质量射流激励下诱发液体相变及其格子Boltzmann方法模拟. 物理学报, 2014, 63(2): 024702. doi: 10.7498/aps.63.024702 [11] 刘邱祖, 寇子明, 贾月梅, 吴娟, 韩振南, 张倩倩. 改性疏水固壁润湿性反转现象的格子Boltzmann方法模拟. 物理学报, 2014, 63(10): 104701. doi: 10.7498/aps.63.104701 [12] 毛威, 郭照立, 王亮. 热对流条件下颗粒沉降的格子Boltzmann方法模拟. 物理学报, 2013, 62(8): 084703. doi: 10.7498/aps.62.084703 [13] 郭亚丽, 徐鹤函, 沈胜强, 魏兰. 利用格子Boltzmann方法模拟矩形腔内纳米流体Raleigh-Benard对流. 物理学报, 2013, 62(14): 144704. doi: 10.7498/aps.62.144704 [14] 曾建邦, 李隆键, 蒋方明. 气泡成核过程的格子Boltzmann方法模拟. 物理学报, 2013, 62(17): 176401. doi: 10.7498/aps.62.176401 [15] 刘邱祖, 寇子明, 韩振南, 高贵军. 基于格子Boltzmann方法的液滴沿固壁铺展动态过程模拟. 物理学报, 2013, 62(23): 234701. doi: 10.7498/aps.62.234701 [16] 曾建邦, 李隆键, 廖全, 蒋方明. 池沸腾中气泡生长过程的格子Boltzmann方法模拟. 物理学报, 2011, 60(6): 066401. doi: 10.7498/aps.60.066401 [17] 张新明, 周超英, Islam Shams, 刘家琦. 用格子Boltzmann方法数值模拟三维空化现象. 物理学报, 2009, 58(12): 8406-8414. doi: 10.7498/aps.58.8406 [18] 张超英, 李华兵, 谭惠丽, 刘慕仁, 孔令江. 椭圆柱体在牛顿流体中运动的格子Boltzmann方法模拟. 物理学报, 2005, 54(5): 1982-1987. doi: 10.7498/aps.54.1982 [19] 吕晓阳, 李华兵. 用格子Boltzmann方法模拟高雷诺数下的热空腔黏性流. 物理学报, 2001, 50(3): 422-427. doi: 10.7498/aps.50.422 [20] 李华兵, 黄乒花, 刘慕仁, 孔令江. 用格子Boltzmann方法模拟MKDV方程. 物理学报, 2001, 50(5): 837-840. doi: 10.7498/aps.50.837
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##### 出版历程
• 收稿日期:  2005-12-09
• 修回日期:  2006-01-17
• 刊出日期:  2006-09-20

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