贝纳德对流作为一种常见的流体自组织现象,常常具有难以预测的特点,本文从耗散结构入手,以流体力学的手段研究并模拟了特定边界条件下的贝纳德对流.首先,根据不可压缩流体满足的连续性方程,能量守恒方程和纳维-斯托克斯方程,引入Boussin...贝纳德对流作为一种常见的流体自组织现象,常常具有难以预测的特点,本文从耗散结构入手,以流体力学的手段研究并模拟了特定边界条件下的贝纳德对流.首先,根据不可压缩流体满足的连续性方程,能量守恒方程和纳维-斯托克斯方程,引入Boussinesq近似和流函数方法化简贝纳德对流的控制方程,结合理想流体的边界条件,对得到的方程进行变量分离,并引入洛伦茨系统以及瑞利数无量纲数以描述流体的控制方程.其次,利用有限差分法求解贝纳德对流的控制方程,分析不同参数时对应的相空间轨迹,并给出一定条件下的贝纳德对流的转变温度.最后,使用计算机模拟计算,基于格子玻尔兹曼方法处理流体微元间的相互作用,将体积为0.008l m 3的三维立体容器按正立方体等体积划分为106个小立方体进行模拟,分析模拟得到的贝纳德对流,验证了这种方法的可行性.展开更多
采用泰勒展开矩方法对二维瑞利-贝纳德热对流系统(1×106 Ra 1×108)中纳米颗粒群的混合和凝并特性进行了数值模拟.结果显示颗粒群随时间演化经历了扩散阶段、混合阶段、充分混合阶段3个阶段,随着颗粒群混合和凝并的进行,颗粒...采用泰勒展开矩方法对二维瑞利-贝纳德热对流系统(1×106 Ra 1×108)中纳米颗粒群的混合和凝并特性进行了数值模拟.结果显示颗粒群随时间演化经历了扩散阶段、混合阶段、充分混合阶段3个阶段,随着颗粒群混合和凝并的进行,颗粒数目浓度减少,颗粒群的平均体积增大;得到了颗粒分布函数各特征量与温度相关系数以及各特征量的空间分布标准偏差在3个阶段的不同特征;得到了颗粒分布函数各阶矩以及平均体积长时间演化的渐近行为,结果与零维渐近解析解一致.最后,本文进一步研究了无量纲数(包括瑞利数Ra,斯密特数S cM,达姆科勒数Da)对颗粒群达到自保持分布时间的影响,发现该时间随着Ra和S cM的增大呈对数率减小,随着Da的增大呈线性增大.展开更多
文摘贝纳德对流作为一种常见的流体自组织现象,常常具有难以预测的特点,本文从耗散结构入手,以流体力学的手段研究并模拟了特定边界条件下的贝纳德对流.首先,根据不可压缩流体满足的连续性方程,能量守恒方程和纳维-斯托克斯方程,引入Boussinesq近似和流函数方法化简贝纳德对流的控制方程,结合理想流体的边界条件,对得到的方程进行变量分离,并引入洛伦茨系统以及瑞利数无量纲数以描述流体的控制方程.其次,利用有限差分法求解贝纳德对流的控制方程,分析不同参数时对应的相空间轨迹,并给出一定条件下的贝纳德对流的转变温度.最后,使用计算机模拟计算,基于格子玻尔兹曼方法处理流体微元间的相互作用,将体积为0.008l m 3的三维立体容器按正立方体等体积划分为106个小立方体进行模拟,分析模拟得到的贝纳德对流,验证了这种方法的可行性.
文摘采用泰勒展开矩方法对二维瑞利-贝纳德热对流系统(1×106 Ra 1×108)中纳米颗粒群的混合和凝并特性进行了数值模拟.结果显示颗粒群随时间演化经历了扩散阶段、混合阶段、充分混合阶段3个阶段,随着颗粒群混合和凝并的进行,颗粒数目浓度减少,颗粒群的平均体积增大;得到了颗粒分布函数各特征量与温度相关系数以及各特征量的空间分布标准偏差在3个阶段的不同特征;得到了颗粒分布函数各阶矩以及平均体积长时间演化的渐近行为,结果与零维渐近解析解一致.最后,本文进一步研究了无量纲数(包括瑞利数Ra,斯密特数S cM,达姆科勒数Da)对颗粒群达到自保持分布时间的影响,发现该时间随着Ra和S cM的增大呈对数率减小,随着Da的增大呈线性增大.
