非正交多松弛系数轴对称热格子Boltzmann方法

摘要：

提出了一种模拟轴对称热流动的非正交多松弛系数格子Boltzmann(MRT-LB)模型.通过采用非正交转换矩阵,建立了基于D2Q9离散速度的求解流场的MRT-LB模型和基于D2Q5离散速度的求解温度场的MRT-LB模型.Chapman-Enskog分析表明,该模型可以恢复对应的柱坐标下的宏观连续方程、动量方程和能量方程.与现有的轴对称MRT-LB模型相比,本文采用的非正交转换矩阵中含有更多的零元素,因而具有更高的计算效率.采用本文模型对几种典型的轴对称热流动问题,包括热Womersley流动、竖直圆柱体内的Rayleigh-Bénard对流和环形柱体内的自然对流进行了数值模拟,通过等温线图和流线图以及定量数据的对比,验证了本文模型的可行性和可靠性.并且数值模拟结果表明,相对现有模型,本文模型具有更好的数值稳定性和计算效率.

关键词：轴对称热流动、格子Boltzmann方法

所属期刊栏目：66

分类号：TP3;TU3

资助基金：the National Fundamental Research Program of ChinaGrant 2012CB026002;the National Key Technology Research and Development Program of China Grant No. 2013BAF01B02. 国家重点基础研究发展计划2012CB026002;国家重点科技支撑项目2013BAF01B02资助的课题

在线出版日期：2017-04-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共14页

页码：174-187