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梯度磁场下磁流体三维结构的格子-boltzmann方法模拟

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工程热物理学报 2007年第2期28卷 316-318页

作者：李强宣益民张乐莹南京理工大学动力工程学院江苏南京210094

考虑磁性颗粒受到的各种内力与外力包括重力、布朗力、van der Waals力、磁偶极-偶极作用力以及外磁场作用力,建立了描述磁流体结构的两相格子-boltzmann三维模型,对外加梯度磁场条件下磁流体的介观结构进行了模拟．模拟结果表明：外加... 详细信息

考虑磁性颗粒受到的各种内力与外力包括重力、布朗力、van der Waals力、磁偶极-偶极作用力以及外磁场作用力,建立了描述磁流体结构的两相格子-boltzmann三维模型,对外加梯度磁场条件下磁流体的介观结构进行了模拟．模拟结果表明：外加梯度磁场时磁流体粒子沿梯度方向聚集并出现分层现象,且随时间推移和外加磁场增大,分层现象越来越明显．

关键词：磁流体格子-boltzmann 三维梯度磁场

封闭方腔自然对流的格子-boltzmann方法动态模拟

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西安交通大学学报 2007年第1期41卷 32-36页

作者：童长青何雅玲王勇刘迎文西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室西安710049

以压力分布函数和内能密度分布函数为基本演化变量,构建了一个新的不可压缩的双分布函数热格子-boltzmann模型.对封闭方腔内自然对流进行数值分析的结果表明,该模型可以克服原模型的可压缩效应,并在一定程度上提高了计算结果的数值精度... 详细信息

以压力分布函数和内能密度分布函数为基本演化变量,构建了一个新的不可压缩的双分布函数热格子-boltzmann模型.对封闭方腔内自然对流进行数值分析的结果表明,该模型可以克服原模型的可压缩效应,并在一定程度上提高了计算结果的数值精度.以此模型动态模拟封闭方腔自然对流的形成和演化过程的结果表明:Ra越大,流场的演化越复杂,稳定状态下方腔内涡的数量越多,高低温壁面附近的换热越强烈,压强逐渐呈现出中心低,上、下壁面附近高的对称分布.

关键词：格子-boltzmann 自然对流动态模拟

格子-boltzmann方法模拟多孔介质内自然对流蓄热过程

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南昌大学学报（工科版） 2012年第2期34卷 165-167,171页

作者：万斌罗成龙江西省科学院能源研究所江西南昌330029

以在高温热量存储、太阳能利用和建筑节能中有着广泛应用的多孔蓄热装置为研究对象,基于格子-boltzmann方法(LBM)的基本原理,建立表征体元尺度(REV)上多孔介质自然对流的热流耦合方程,对多孔介质区域内的定温加热过程进行数值计算,探索... 详细信息

以在高温热量存储、太阳能利用和建筑节能中有着广泛应用的多孔蓄热装置为研究对象,基于格子-boltzmann方法(LBM)的基本原理,建立表征体元尺度(REV)上多孔介质自然对流的热流耦合方程,对多孔介质区域内的定温加热过程进行数值计算,探索了蓄热装置工作效果与多孔介质材料和内部流体特性的关系。分析获得了多孔介质渗透率和工质热膨胀率增大对多孔介质蓄热的强化作用,以及强自然对流作用下温度场分布所出现的不均匀特性。

关键词：多孔介质表征体元尺度格子-boltzmann 自然对流

二维平板通道中流动与传热的格子-boltzmann模拟

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工程热物理学报 2003年第6期24卷 995-997页

作者：唐桂华何雅玲伍华荣陶文铨西安交通大学能源与动力工程学院陕西西安710049

格子-boltzmann数值模拟方法(LBM),在最近十几年来得到迅速发展。本文发展了LBM的流动与传热模型,并对二维平板通道中的流动与传热进行了模拟,采用密度分布函数得到速度场,用单独的内能分布函数得到温度场,并与传统FVM方法所得到的多个... 详细信息

格子-boltzmann数值模拟方法(LBM),在最近十几年来得到迅速发展。本文发展了LBM的流动与传热模型,并对二维平板通道中的流动与传热进行了模拟,采用密度分布函数得到速度场,用单独的内能分布函数得到温度场,并与传统FVM方法所得到的多个特征量结果进行了比较,模拟结果与FVM解均吻合很好。鉴于LBM边界条件处理简单和易于实施等特点,该方法可望成为求解流动与传热的一种有效数值模拟手段。

关键词：格子-boltzmann 对流传热数值模拟

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氯离子在混凝土内扩散的数值模拟

工程热物理学报 2015年第7期36卷 1568-1571页

作者：杨元凯何新婷王沫然清华大学工程力学系热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084

对于长期处于海水环境的钢筋混凝土结构,海水中的氯离子会扩散侵入混凝土引起钢筋腐蚀,使钢筋混凝土结构的使用寿命缩短。本文提出了基于自生长的水化模型重构混凝土的微结构,采用格子-boltzmann方法模拟氯离子在混凝土微结构中的扩散... 详细信息

对于长期处于海水环境的钢筋混凝土结构,海水中的氯离子会扩散侵入混凝土引起钢筋腐蚀,使钢筋混凝土结构的使用寿命缩短。本文提出了基于自生长的水化模型重构混凝土的微结构,采用格子-boltzmann方法模拟氯离子在混凝土微结构中的扩散行为。模拟结果表明:若混凝土的水灰比降低、水化程度增加,氯离子在混凝土内的等效扩散系数下降。当双电层的尺度与孔隙尺度相当时,电动效应不可忽略,由于混凝土孔隙壁面带负电,会阻碍氯离子进入孔隙内部。本研究有助于对海洋中混凝土结构的保护,提高耐久性。

关键词：离子扩散混凝土微结构格子-boltzmann 电动效应

大功率LED用热管散热性能实验与两相流模拟

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大功率LED用热管散热性能实验与两相流模拟

作者：马强南昌大学

学位级别：硕士

功率型LED是一种极具市场开发价值和社会效益的新型固态照明光源。而大功率LED的散热始终是其使用价值提高的一个瓶颈问题。近些年,基于冷板技术、微槽群相变技术、热电制冷技术、热管技术等先进换热技术提高LED芯片散热性能的研究报道... 详细信息

功率型LED是一种极具市场开发价值和社会效益的新型固态照明光源。而大功率LED的散热始终是其使用价值提高的一个瓶颈问题。近些年,基于冷板技术、微槽群相变技术、热电制冷技术、热管技术等先进换热技术提高LED芯片散热性能的研究报道层出不穷。在各种高效传热装置中振荡热管(OHP)具有结构简单、传热性能优异、容易实现小型化等诸多优点引起了学者们极大的关注,在大功率LED散热等电子器件冷却问题上具有广阔的开发前景。本文针对大功率LED光源散热特点,对基本的振荡热管结构进行改造,在蒸发端位置采用矩形空腔设计,构成空腔与开式毛细管回路相结合的新型热管(LP-OHP)。通过实验研究了充液率和倾斜角度两个工艺参数对热管的启动过程和综合热阻的影响规律,初步分析了热管内部工质的运动情况,比较了本文设计的热管与典型振荡热管传热性能的异同。并将热管用于40W的白光LED光源的散热实验上,通过实验证明本文设计的热管可以保证LED芯片在50℃以下的环境工作。基于介观尺度的格子-boltzmann方法,建立了伪势多组分(S-C)模型。通过与其他文献的实验和模拟结果对比验证了该模型在毛细管内气液两相流动模拟上的可行性。选取气泡振荡和液塞振荡这两种典型振荡热管中的十分常见的流型,利用伪势模型研究了气泡和液塞在不同压力振幅下的振荡规律,气液界面的变化情况,以及重力对两相流动的影响,初步探索了伪势模型在工质沸腾模拟方面的可行性。这些研究工作为热管内工质的多相振荡运动和沸腾现象的深入探索提供了参考。

关键词：大功率LED 振荡热管格子-boltzmann 多相流

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地热井筒-热储耦合传热研究

地热井筒-热储耦合传热研究

作者：鹿杰天津大学

学位级别：硕士

地热能是一种清洁低碳、储量丰富、且稳定可靠的可再生能源,也是可再生能源中唯一以热能形式存在的能源。充分发挥地热能的优势,保证地热资源的高效利用和可持续开发,对于我国普及地热能开发利用、降低化石燃料占比、缓解北方地区的空... 详细信息

地热能是一种清洁低碳、储量丰富、且稳定可靠的可再生能源,也是可再生能源中唯一以热能形式存在的能源。充分发挥地热能的优势,保证地热资源的高效利用和可持续开发,对于我国普及地热能开发利用、降低化石燃料占比、缓解北方地区的空气污染有重要意义。地热热储模拟对于地热资源的可持续开发有重要作用。一方面,热储模拟可以预测地热资源现有开发状态下的未来变化,如未来几十年甚至上百年热储层的热力学参数变化;另一方面,对于待开发利用的地热资源,地热热储模拟可以优化开发方案,包括规划合理的井位布局、开采量、回灌模式、井间距等,有利于地热资源的可持续利用。以往地热热储模拟大多将地热井作为源项,忽略了地热流体自井底至井口流动过程中与周围地层的换热过程。但实际上,由于井筒中地热流体与周围地层之间存在温差,流体与地层间会发生热交换,且地热流体一般从几千米深的热储层抽取至地面或回灌至地下,沿程与井筒的换热面积大,必定会有热损失,导致井筒周围热储层的热力学状态与远端热储存在差别,以往研究大多未考虑这部分换热,在一定程度上影响了模拟结果的准确性。因此,本文针对雄安新区岩溶型地热热储,建立了地热井筒—热储耦合传热过程的数值模型,在模型验证正确性的基础上,对地热流体自井底—井口—利用—回灌的整个流动过程进行了数值模拟,主要结论如下:(1)地热储层内换热强度随达西数Da、瑞利数Ra和孔隙率ε的增大而增大,且Ra数影响最大,Da数次之,孔隙率ε影响最小。当Da数小于0.002时,Da数对储层内换热影响较大,而当Da数大于0.01时影响不明显;(2)分析了不同参数:流量、地温梯度、抽水温度对地层温度分布的影响。分析了不同回灌温度对地层的影响,结果表明:回灌温度对地层温度的影响在一定影响半径内,回灌水温越低,流体沿程温度变化率越大,但最后趋于稳定;(3)结合动态采暖负荷的某建筑实例,分析了变温回灌对热储层温度场的影响,并与恒温回灌结果进行了对比,得到了不同回灌水温度下,热影响半径随井深的变化规律。

关键词：地热井地热热储耦合传热格子-boltzmann

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储层岩石孔隙尺度的数字化表征

石油工业计算机应用 2011年第3期19卷 19-22页

作者：张兆谦大庆石油有限责任公司勘探开发研究院地球物理测井研究室

流体的渗流是一种十分常见的自然现象,在许多工程领域都有应用,如化学工程、地下资源开采、农田水利、地下土壤污染防治等。石油工业领域中,人们关注油或油水在储层岩石这种孔隙介质中的流动。本文采用数值模拟的方法,用格子-boltzmann... 详细信息

流体的渗流是一种十分常见的自然现象,在许多工程领域都有应用,如化学工程、地下资源开采、农田水利、地下土壤污染防治等。石油工业领域中,人们关注油或油水在储层岩石这种孔隙介质中的流动。本文采用数值模拟的方法,用格子-boltzmann这一计算流体流动的数值方法计算毫米尺度的数字岩心的渗透率。同时本文研究了如何用各种方法得到三维数字化岩心,其中包括用实际岩心铸体薄片结合多点地质统计学的方法得到三维数字岩心。由于用多点地质统计方法得到的三维数字岩心可以更有效的发现长程的连通孔隙,因此计算的渗透率更加准确,同时将计算的结果与实际岩石物理实验的结果进行了对比。

关键词：格子-boltzmann 数字岩心多点地质统计学渗透率

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水泥基材料内离子扩散的介观数值模拟研究

水泥基材料内离子扩散的介观数值模拟研究