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零重力点热源马兰戈尼FTM数值模拟

孙梦营, 马明, 过海龙, 姚孟君, 徐猛, 张莹

计算物理 2022, 39 (2): 191-200. DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8395

摘要（294）

HTML （100）

PDF （7219KB）（1160）

采用界面跟踪法FTM(Front-Tracking Method), 研究点热源流场中由Marangoni效应引起的液滴运动。模拟不同的Marangoni(Ma)数下液滴的运动。研究发现液滴运动速度先迅速增大到稳定迁移速度, 而后下降, 在t=1.2时出现反转, 速度随Ma数的增加而增加。液滴内部存在与Hill球涡相同的回流。随着Ma数的增大, Hill球涡进行分裂, 且涡旋中心有轻微的移动。同时温度场末端拓扑结构出现两次分叉。第一次分叉出现在下临界Ma数, 最低温度点由滞止点跳进液滴内部; 第二次分叉出现在上临界Ma数, 内部的壳型冷却区从中心点破裂, 出现一个环面型冷却区。

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不连续冷源布局多孔介质内热流耦合LBM数值模拟

万启坤, 罗松, 尚文强, 张莹, 刘昊天, 朱宝杰

计算物理 2020, 37 (4): 431-438.

摘要（336）

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PDF （11894KB）（1087）

为研究不连续冷源边界对内置发热体多孔介质方腔内传热及流动的影响，采用格子Boltzmann方法对REV尺度下多孔介质方腔内的自然对流进行计算，并研究瑞利数（Ra）、达西数（Da）、孔隙度对多孔介质方腔内传热流动的影响.发现Da对方腔内的流体流型影响很大，Da为10^-4时，多孔介质方腔内只有一个涡流，而Da为10^-2时，方腔内有两个涡流.增大Ra、Da、孔隙度可以提高冷源壁面的平均努赛尔数（Nu），增强散热效果，孔隙率对平均Nu影响程度和Da的大小有关.当冷源布置在壁面上方，壁面的平均Nu随Ra的增加剧烈变化，方腔处于高Ra条件下时，将冷源布置在边界的上方可以提高散热效果.6种布置方案中Case 6的散热效果最好.

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液滴撞击液膜的流热耦合界面追踪方法数值模拟

高辉, 高瑞峰, 姚孟君, 张道旭, 彭澄宇, 张莹

计算物理 2020, 37 (4): 422-430.

摘要（342）

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PDF （6672KB）（944）

采用界面追踪方法研究蒸馏过程中液滴撞击高温薄液膜的流动和传热特性，将数值结果与解析解和实验进行比较验证模型的正确性，研究气液界面和热流分布的演变过程.同时，分析液滴We数和无量纲液膜厚度对传热的影响.液滴撞击后的热流密度分布显示：液膜可分为撞击区、过渡区和静态区.由于液滴的撞击作用，强制对流是撞击区内主要的传热机制.增大液滴的韦伯数或减小无量纲液膜厚度会加强热量传递.随着液滴韦伯数的增加，冲击引起的扰动增强，在动量和能量共同作用下，平均热流密度明显增大，撞击区冠状水花越明显.无量纲液膜厚度越小，平均热流密度越大，且有更长的时间保持高热流密度换热.

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基于MRT-LB伪势模型的液滴撞击液膜数值研究

连小龙, 陈岳, 李培生, 张莹, 李伟, 刘强

计算物理 2020, 37 (1): 79-87. DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7985

摘要（409）

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PDF （7537KB）（1594）

运用改进的格子玻尔兹曼（LB）伪势多松弛多相模型，研究单/双液滴撞击液膜的流动特性.考察单液滴在不同气液相密度比时撞击液膜的发展.随着密度比的减小，冠状水花顶端开始向内弯曲，且底部半径显著减小.在大密度比情况下研究双液滴撞击液膜.结果表明：双液滴撞击液膜有中心射流的形成；液滴水平间距的增大，延缓中心射流的出现，并降低初始中心射流的高度；随Re数的增加，中心射流的高度明显增大.

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倾斜壁面中Kelvin-Helmholtz不稳定性演化数值分析

姚孟君, 尚文强, 张莹, 高辉, 张道旭, 刘佩尧

计算物理 2019, 36 (4): 403-412. DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7882

摘要（249）

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PDF （10681KB）（1355）

基于FTM（Front Tracking Method）对倾斜壁面下的二维不混溶、不可压缩流体的Kelvin-Helmholtz（K-H）不稳定性进行数值模拟.研究壁面倾角，速度梯度层厚度以及理查德森数对K-H不稳定性发展的影响.研究表明，壁面倾角越大，K-H不稳定性发展越快，卷起的液体越多；倾斜壁面下速度梯度层厚度的增加对界面卷起表现出抑制作用.理查德森数重力项越大，界面卷起越缓慢，而理查德森数表面张力项对界面卷起高度的影响较小.

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气泡在内置交错矩形肋管道中自由上升的FTM直接数值模拟

卢敏, 董博恒, 张莹, 曾良, 林祥权, 杜鹏

计算物理 2018, 35 (1): 47-54. DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7588

摘要（403）

HTML （0）

PDF （2121KB）（1540）

采用直接数值模拟的FTM（Front-Tracking Method）方法研究在重力作用下单气泡在竖直内置矩形肋管内的自由上升.选择矩形肋的肋高、肋距与方管宽度的比值作为管道几何特征值，用莫顿数作为流体特征参数，分析不同肋高、肋距及莫顿数情况下的气泡自由上升，研究不同几何特征及流体参数对气泡运动轨迹的影响.研究表明：在矩形肋片的影响下气泡上升时形状不对称，存在水平方向位移，表现为"蛇形"上升.这种现象与管道几何结构及气泡周围流体性质有关，肋高越大，现象越明显；气泡周围流体的粘度越小，水平方向位移越大.

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基于LBM的部分热活跃边界下多孔腔体内自然对流换热

孙金丛, 杜鹏, 李培生, 张莹, 李伟

计算物理 2017, 34 (5): 583-592.

摘要（439）

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PDF （5620KB）（2293）

采用Boltzmann方法模拟部分热活跃边界下的多孔腔体内自然对流，探讨不同热边界布置方案、孔隙度、Da数及Ra数对其流动传热的影响.数值计算表明：Da=10^-4时，腔体内中央出现一个循环流模式，只在Ra数很大时孔隙度才对传热有影响； Da=10^-2时，腔体内出现两个循环流，在Ra数很小时孔隙度对传热产生强烈的的影响.热活跃边界位置影响腔体内流体对流传热的强度，加热边界布置在底部、而冷却边界布置在顶部（Bottom-Top布置方式），对多孔腔体内对流传热最有利，优于全热边界布置方式的传热效果.

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