利用LBM模擬納米流體Rayleigh-Benard流動(dòng)及換熱特性.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品趨于微型化，不僅需要提高產(chǎn)品集成度，同時(shí)還需要提高換熱設(shè)備的性能指標(biāo)。但是，隨著換熱設(shè)備的不斷改進(jìn)以及使用環(huán)境的特殊要求，傳統(tǒng)的強(qiáng)化換熱方法在實(shí)際應(yīng)用中受到了一些限制。因此，一些學(xué)者提出了一種新型的換熱介質(zhì)——納米流體。納米流體因納米顆粒的高導(dǎo)熱性，是一種潛在的高性能換熱流體，不僅能夠有效的提高換熱設(shè)備的傳熱性能，還可以提高設(shè)備的高效緊湊等性能指標(biāo)，在航空航天、電子等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。為了更好的應(yīng)用納

2、米流體，需要全面了解納米流體的換熱機(jī)制。本文利用格子Boltzmann方法對(duì)納米流體的流動(dòng)和換熱特性進(jìn)行了數(shù)值模擬。
　　格子Boltzmann方法(LBM)是基于分子動(dòng)理論發(fā)展而來的介觀模擬方法，與傳統(tǒng)的計(jì)算方法相比，格子Boltzmann方法具有很多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。例如，物理圖像顯示清晰、邊界條件處理方便、計(jì)算程序簡(jiǎn)單、并行性好。利用LBM方法研究納米流體，考慮了納米顆粒的隨機(jī)擴(kuò)散以及不連續(xù)分布情況，克服了傳統(tǒng)模擬方法的不足。該方

3、法建立在離散的微觀模型上，容易處理納米粒子間作用力、粒子與流體間作用力等相互作用方面的問題，并且通過推導(dǎo)可以在宏觀層面上呈現(xiàn)流體的動(dòng)態(tài)，滿足模擬的真實(shí)性。本文介紹了LBM的基礎(chǔ)理論、基本模型、常見的邊界處理方法以及利用LBM方法模擬的計(jì)算過程。
　　本文首先采用單相LBM方法模擬封閉腔體內(nèi)的純流體Raleigh-Benard自然對(duì)流，得到不同Ra數(shù)下，封閉腔體內(nèi)流體的溫度和流線分布情況。接著，利用LBM的多相多組分模型，對(duì)納米流體