论文部分内容阅读
非牛顿流体扩展流动问题广泛存在于生产实践中，目前大多研究采用有限体积法、有限元法等宏观方法来模拟这类物理问题。而格子Boltzmann方法(LBM)是模拟物理问题的一种有效的介观方法，能够直接计算局部剪切速率并且达到二阶精度。本文主要目的是基于LBM对幂律流体、粘弹流体及两相流的扩展流动进行数值模拟，研究分析不同参数下其流动现象和规律。论文主要工作如下: 首先通过幂律流体在两平行平板间流动的LBM模拟，验证了模型的精确性和稳定性以及计算程序的可靠性。然后将此模型应用于幂律流体的扩展流中，并对不同参数下的流动现象进行对比。当雷诺数Re和初速度u0相同时，随着代表流体粘稠度的幂律指数n的增大（0.5≤n≤1.5），涡心偏离各自角点，涡强变大，出口速度变大。同样地，当n和u0为定值时，随着Re增大（10≤Re≤40），涡心偏离各自角点，涡强变大。 接着实现了粘弹流体在两个平板间流动的LBM模拟，通过编程计算验证了模型的精确性和稳定性，继而将本模型应用于粘弹流体扩展流中，并对不同参数下的流动现象进行对比。当Re和溶剂粘度Vs相同时，随着表征弹性效应的Weisenberg数的增大，构型张量Axx、Axy、Ayy变化更剧烈，漩涡趋向各自角点，涡强变弱。当Weisenberg数，Vs相同，Re的改变对Axx、Axy、Ayy基本无影响，但漩涡远离各自角点，涡强变强。其它参数相同，粘度比Rv和Vs的改变，对流线图基本无影响。 基于Shan-Doolen模型，建立了两相流模型。分别编程和模拟了不混溶两相流的分离过程;右边界为封闭的两相流的挤出流动;右边界为封闭的牛顿-牛顿以及牛顿-幂律两相流的扩展流动。