阶段场格子博尔兹曼方程用于可透粒子流体动力学
Lin Zheng1, Song Zheng2, Qinglan Zhai3
1MIIT Key Laboratory of Thermal Control of Electronic Equipment, School of Energy and Power Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, People's Republic of China.
一个新的相场格子博尔兹曼方程 (LBE) 模拟了可透粒子的流体动力学. 该方法准确模拟复杂的流体-流体-固体相互作用和粒子行为,通过基准测试和实验验证.
科学领域:
- 多相流量模拟多相流量模拟
- 计算流体动力学 计算流体动力学
- 软物质物理学 软物质物理学
背景情况:
- 模拟流体-流体-固体相互作用对于理解毛细管力和粒子动力学等现象至关重要.
- 现有的方法在准确捕捉接口演变和流体-固体合时经常面临挑战.
- 格子博尔兹曼方程 (LBE) 和光滑配置法 (SPM) 为这种复杂的模拟提供了潜力.
研究的目的:
- 开发和验证一种基于相场的新型LBE模型,用于模拟可湿粒子流体动力学.
- 准确捕捉流体-流体接口和流体-固体相互作用的演变.
- 为了研究空气-水界面上多个粒子的复杂动态.
主要方法:
- 开发了一种保守的艾伦-卡恩方程LBE (CACE LBE) 来追踪流体-流体接口.
- 一个经典的不可压缩的LBE被用来解决流场.
- 光滑型材法 (SPM) 代表了固体粒子,通过直接力法计算的流体-固体力.
主要成果:
- 在CACE LBE成功模拟了基准案例:单颗粒子在接口,毛细管相互作用和气沉没.
- 多个气的飞艇沉没揭示了非微不足道的,非单调的运动动态.
- 数字预测与理论解决方案和实验数据有很好的一致性.
结论:
- 开发的CACE LBE是一种强大而准确的工具,用于模拟涉及可湿颗粒的流体-流体-固体流动.
- 该模型有效地捕捉了复杂的界面现象和粒子行为.
- 这种方法为研究具有复杂几何和相互作用的多相流提供了可靠的数值框架.
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