基于LBM方法的气液固三相流的数值模拟

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气液固三相流,即气体、液体和固体三种不同相态的物质的混合并互相影响的流动。在很多工程问题或生活现象以及自然界的流动,都涉及到多种相态的物质混合流动。一般来说,我们称这种流动为多相流,而气液固三相流就属于多相流中的一种流动,也是最复杂的一种流动。在许多工业、科学领域内,三相流的发生以及研究对很多流体机械生产和生命活动有着重要的科学意义和广泛的应用前景。但是三相流动涉及到移动接触线、流固耦合、复杂外形边界和不同湿润边界条件等因素,使得相应的数值模拟颇有难度,亟待在相关方面的研究突破。  格子Boltzmann方法是近些年兴起的一种基于介观分子碰撞理论的一种数值模拟方法。由于其方法具有相对高的精度以及良好的并行性,逐渐成为国际研究热点之一。相比传统计算流体力学方法,格子Boltzmann方法除了在模拟两相流动中具有精简的控制方程,易于实施的边界条件外,还表现出在捕捉界面的过程中的自动化和简单化。本文基于格子Boltzmann方法,采用Z-S-C两相流模型模拟了典型的两相流液滴飞溅模型,并且施加质量守恒修正过程,通过与传统结果对比,验证Z-S-C模型在两相流的可行性,并通过水平壁面液滴铺展的接触角变化过程来验证湿润性边界添加的正确性,进一步探究曲面边界的湿润性边界的实施方法。最后将Z-S-C模型与浸没边界法结合,模拟小球入水的气液固三相流动。
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