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含不同形状内热源的圆管内纳米流体自然对流及换热数值研究

唐古月, 娄钦, 王浩原

计算物理 2021, 38 (3): 301-312. DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8244

摘要（395）

HTML （1542）

PDF （9538KB）（1161）

采用格子玻尔兹曼方法对有三种恒温热源（圆形、三角形、方形）参与的圆管内纳米流体（铜-水）自然对流进行数值研究。主要研究瑞利（Ra）数，纳米颗粒体积分数以及热源几何形状等控制参数对纳米流体的流动与传热的影响。结果发现纳米颗粒体积分数的增加有利于强化传热，且在Ra数较小时，平均努塞尔（Nu）数增加的幅度要优于Ra数较大的情况。在所研究的控制参数范围内，方形热源的平均Nu数最大。根据数值结果给出不同热源表面的平均Nu数、纳米颗粒体积分数、Ra数三者之间的函数关系式，该函数关系可为此类工程的设计提供理论指导。

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基于格子Boltzmann大密度比模型的多孔介质内气泡动力学行为数值模拟

娄钦, 汤升, 王浩原

计算物理 2021, 38 (3): 289-300. DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8264

摘要（430）

HTML （18439）

PDF （5527KB）（1665）

基于格子Boltzmann两相流大密度模型，研究气泡穿过多孔介质的动力学行为。研究发现：当孔隙率较大时，气泡只变形不破裂，能完整地通过多孔介质；而孔隙率较小时，气泡变形更加剧烈且发生破裂，穿过多孔介质所需的时间更长。另外，当障碍物表面接触角（θ）较小时，气泡均能完整地通过多孔介质，随着接触角的增大，气泡开始发生破裂，且θ越大，气泡破裂越严重，通过多孔介质的气泡剩余质量越小。数值结果还表明随着Eotvos数（Eo）增大，表面张力所占比重减小，气泡破裂越严重，穿过多孔介质的气泡剩余质量越小。最后，对比发现，多孔介质润湿性对气泡剩余质量影响最大，其次是孔隙率，而Eo数的影响最小。

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微通道内不混溶气液两相二氧化碳界面动力学行为的格子Boltzmann研究

娄钦, 臧晨强, 王浩原, 李凌

计算物理 2019, 36 (2): 153-164. DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7839

摘要（506）

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PDF （3539KB）（1551）

将高精度的二氧化碳状态方程与气液两相流格子Boltzmann方法中的伪势模型耦合，研究微通道内二氧化碳气液两相流动的界面动力学行为，包括二氧化碳气泡和液滴的分裂、合并、变形，以及气液两相二氧化碳在演化过程中的质量交换.研究发现：当分裂和合并行为达到平衡，并且两相之间不发生质量交换时流动达到稳态.稳态时的流型主要依赖于表面张力，惯性力，管道的润湿性，以及初始体积分数.当表面张力较大时，微通道内形成的二氧化碳气泡或液滴会收缩成圆形，此时二氧化碳气泡或液滴会堵塞微通道，形成段塞流；随着表面张力的减小，形成的气泡或液滴不容易收缩，在微通道内更容易发生变形，出现泡状流或环状流.当壁面润湿性为强疏水性时，二氧化碳在微通道中的流动为环状流，其它润湿性下，流型为段塞流.体积分数较小时，二氧化碳两相流动的流型为段塞流，体积分数较大时，流型为环状流.

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导电突扩管中磁流体管流的数值模拟

毛洁, 相凯, 王彦利, 王浩

计算物理 2018, 35 (5): 597-605. DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7711

摘要（436）

HTML （7）

PDF （2062KB）（1081）

采用基于OpenFOAM环境自主开发的低磁雷诺数磁流体求解器，对45°和90°突扩矩形管中液态金属流体在受到垂直流向的外加磁场作用时的速度、感应电流、压力的分布及突扩位置处的MHD三维现象进行数值模拟.结果表明：磁场沿突扩方向时，由于无回流涡，45°比90°突扩管在肩部位置速度分布更优.哈特曼数增大，强射流和突扩结构，在突扩肩部位置引发流动的不稳定性.伴随感应电流的不稳定，流动不稳定发展到突扩位置上游.磁场沿垂直突扩方向时感应电流的三维效应显著.哈特曼数增大，MHD压降显著增大.同方向磁场和相同哈特曼数，不同突扩角度的三维无量纲压力梯度无明显差异.

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考虑双向耦合效应的格子Boltzmann气固两相湍流模型

王浩明, 赵海波, 郑楚光

计算物理 2013, 30 (1): 19-26.

摘要（484）

PDF （1384KB）（1225）

在流体粒子概率密度函数输运方程中考虑颗粒对流体的反作用力,发展了考虑双向耦合效应的LB气固两相流模型,引入Smagorinsky亚格子模型模拟高雷诺数气相流场.对经典后台阶气固两相流动进行模拟,气相和颗粒相速度分布与实验结果进行比较,发现考虑双向耦合效应的LB气固两相流模型结果明显优于单向耦合结果.进一步研究不同惯性颗粒在流场中的弥散特性,小颗粒(St~O(0.1))对流体的跟随性较好,在流场中分布较为均匀;而St~O(1)的颗粒难被流场涡卷吸进入涡内,呈现倾向性弥散现象;大颗粒(St~O(10))由于自身惯性进入流场涡,在流场中分布较为均匀.

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