非熱平衡條件下流體力學和熱力學雙各向異性多孔介質自然對流傳熱過程的多鬆弛時間格子Boltzmann模型

2021-02-13 熱科學學報

A Multiple-Relaxation-Time Lattice Boltzmann Model for Natural Convection in a Hydrodynamically and Thermally Anisotropic Porous Medium under Local Thermal Non-Equilibrium Conditions

非熱平衡條件下流體力學和熱力學雙各向異性多孔介質自然對流傳熱過程的多鬆弛時間格子Boltzmann模型

YANG Bo, WU Wei, LI Maodong, ZHAI Wei

楊波,吳偉,李茂東,翟偉

1.廣州特種承壓設備檢測研究院

2.華南理工大學化學與化工學院

 

Corresponding author: WU Wei

E-mail: dawuweijun@163.com

 

Journal of Thermal Science,2020,29(3):609-622

https://doi.org/10.1007/s11630-020-1169-6

 

Keywords: lattice Boltzmann method, natural convection in anisotropic porous medium, local thermal non-equilibrium

Springer Link下載連結或點擊「閱讀原文」

https://link.springer.com/article/10.1007/s11630-020-1169-6

相關焦點

  • 手擀麵加工過程中的非線性力學及熱力學問題
    和面過程中,水和麵粉混合,麵粉中蛋白質吸水形成麵筋,在揉面過程中麵筋相互粘連最終形成粗結構麵團。然而,由於初始揉面過程中,水分並不是均勻分布的,所以實際形成的粗結構麵團是一種各向異性材料,可近似為水分含量大的基體區夾雜著水分含量小的乾燥硬質區(微距實驗觀測見圖4)。乾燥硬質區作為增強相會顯著降低麵團的塑性。
  • 日冕中呈各向異性無線電波散射,太陽射電爆發在湍流介質中產生!
    ,其觀察到的性質(源位置、大小、時間剖面、極化等),受到從發射器到觀察者無線電波傳播的顯著影響,無線電波在隨機密度不規則上的散射,長期以來一直被認為是解釋射電源大小的重要過程,位置,方向性以及強度-時間曲線等。
  • 青藏高原及鄰區地殼上地幔徑向各向異性研究
    地球介質的各向異性效應通常在地震學響應上體現為地震波的傳播速度對方向和偏振特性的依賴,地震各向異性是理解地球動力學過程的重要線索之一。
  • 什麼是傳導傳熱、對流傳熱和輻射傳熱?
    、對流傳熱和輻射傳熱?固體表面受熱時,表面分子發生振動與鄰近的分子碰撞,把熱能傳給鄰近的分子,鄰近的分子受熱後又發生振動、碰撞,把熱能再傳給裡面的分子,這樣,一直到固體表面溫度與內部溫度相等時,傳熱過程才告結束。傳導傳熱可分兩種基本情況:穩定傳熱和不穩定傳熱。穩定傳熱時,物體中每一點的溫度在整個時間內都保持不變。但沿熱流方向的不同距離處的各點溫度則並不相同。
  • 光學各向異性理論研究獲進展
    光學各向異性是材料的一個本徵屬性,而它的強弱決定著光電功能材料的應用。
  • 考慮自然對流與不考慮自然對流的模擬方法
    此示例描述火柴點燃時周圍空氣自然對流的兩種方法,這是一種常見的自然對流現象。但是,在自然對流的模擬中,由於流體流動自由性強,模型建立過程中經常會出現不收斂的情況,本文介紹了兩種模擬自然對流的方法,並討論了如何提高模型的收斂性。
  • ...利用移動各向異性超疏水表面誘導液滴定向翻滾實現附著水高效脫附
    跨介質飛行器附著水層高效脫附技術是其技術鏈中最具挑戰性的關鍵一環。飛行器出水時,表面黏附水層會顯著增加出水阻力和負載。而且,由於水氣介質密度驟變,脫附分離的表面附著水層與周圍高壓空氣在飛行器尾部低壓區混合,形成氣-水兩相混流尾羽流,如遇降雨或水線飛濺,極易影響飛行器力學平衡,造成失穩。
  • 高強鋼材料各向異性的應變率效應表徵研究
    薄壁結構中板材的力學行為表徵因此也在汽車設計與製造過程中有著重要意義。金屬板材有兩個重要的力學特徵,塑性各向異性以及應變率效應。金屬板材由於製造過程通常會表現出一定程度的各向異性,如下圖所示,沿板材軋制方向與垂直於軋制方向的力學性質會有所不同。為表徵這一特性,在過去幾十年中,研究者在試驗與仿真方面均做了大量工作。
  • 振動基礎漫談 - 各向異性
    但是,前者因為臨界轉速時高點幅值和相位急劇變化,由此確定的高點相位值誤差較大;後者因為受影響的因素更多,如熱膨脹、負荷、其它結構影響等,也不是非常理想。這個結論的使用需要滿足幾個假設條件。除了線性假設、重複性假設和一致性假設外,還有一個假設是處於單自由度模態及質量、剛度、阻尼、λ等參數各向同性。這裡討論的就是單自由度模態轉子系統的各向同性/異性問題。
  • 郭尚平院士: 天然氣水合物開發多物理場特徵及耦合滲流 研究進展與...
    有關不同水合物飽和度下含水合物儲層滲透率的研究, Masuda 等[38] 最先通過實驗建立了水合物飽和度與多孔介質滲透率之間的關係模型式中, k0 為不含水合物時多孔介質的滲透率, k 為含水合物多孔介質的滲透率, Sh 為水合物飽和度, N 為滲透率下降指數.
  • 流體力學中的幾個著名參數
    預測周期和基準周期之間的差距小於1%, 表明一致性良好。 對應的預測頻率2.27Hz也與渦流脫落的理論頻率2.25Hz極其符合。庫朗數實際上是指時間步長和空間步長的相對關係,系統自動減小courant數,這種情況一般出現在存在尖銳外形的計算域,當局部的流速過大或者壓差過大時出錯,把局部的網格加密再試一下。
  • 寧波諾丁漢大學成功舉辦2020傳熱傳質數值方法國際學術會議
    大會主席由諾丁漢大學閻玉英教授和清華大學航天航空學院副院長、國家自然科學基金傑出青年基金獲得者曹炳陽教授擔任,會議執行主席由寧波諾丁漢大學任勇副教授和杭州電子科技大學董源教授擔任。本次會議以線下、線上同步進行的方式舉辦,參會人員包括來自浙江大學、上海交通大學、東南大學、華南理工大學、清華大學、西安交通大學、香港大學、香港科技大學、布魯內爾大學、愛荷華州立大學、普渡大學、九州大學、南洋理工大學等國內外高校的教師和學生。線下參會人員近100人,線上參會人員80人。
  • Nature Photonics: 新型準一維晶體實現中紅外波段的巨大光學各向異性
    各向異性系統中光傳播的性質可以通過沿著系統各個主軸的復折射率(n + i k)描述。材料中的光學各向異性可以量化為這些復折射率的實部之間的差值,雙折射率(∆n), 和虛部之間的差值, 二向色性(∆k)。雙折射或二向色性普遍存在於無機晶體, 液晶, 以及諸如等離激元陣列和多槽納米光子結構組成的形狀雙折射系統中。目前,廣泛用於高性能偏振光學器件的光學晶體的最大雙折射率約為0.3。
  • 傳熱係數和導熱係數的區別
    傳熱係數K值,是指在穩定傳熱條件下,圍護結構兩側空氣溫差為1度(K, ℃),1小時內通過1平方米麵積傳遞的熱量,單位是瓦/平方米·度(W/㎡·K,此處K可用℃代替)。傳熱現象將傳導、對流和輻射3種基本方式一併考慮。傳熱係數其值是當兩邊流體間的溫度差為1℃時,在單位時間(1小時)內,每單位壁面(1m2)所通過的熱量(kJ),單位為kJ/(m2.h·K)。傳熱係數愈大,傳熱效率愈高。
  • 武漢巖土所多孔介質流固耦合有限元穩定化求解技術研究獲進展
    多孔介質滲流-應力耦合模型(Biot模型)在巖土工程領域有著重要應用。巖土結構的響應是固體骨架與孔隙流體之間相互作用的結果。  中國科學院武漢巖土力學研究所土動力學組助理研究員李文濤,長期致力於多相孔隙介質多場耦合高效數值方法的研究。基於局部投影穩定化算法,提出了多孔介質流固耦合穩定化有限元方法。
  • 仿趣說|導熱係數與對流傳熱係數
    對於仿真模擬中的傳熱分析而言,真正搞懂這兩個概念是關鍵。
  • 宇宙存在神秘的「各向異性」之謎
    如果宇宙各向異性被證明是正確的,那麼現在有的理論假設就應該出現重大的變化,同時也意味著宇宙標準模型已經不能充分描述當前的宇宙以及宇宙在將來的演變情況。因此,對宇宙各向異性以及各向同性理論的任何一個假說發起挑戰,都是宇宙學上的重大焦點,這關乎到現有的理論能不能正確描述宇宙。
  • 重要綜述:金屬增材製造中微觀結構和力學性能的各向異性和異質性
    金屬增材製造(AM),通常稱為金屬三維(3D)列印,是一種將金屬材料(以粉末,金屬絲,片狀等形式)結合在一起以通常逐層地製作3D模型的對象的過程。大多數研究清楚地表明了金屬增材製造技術的優勢,但仍然存在一些局限性,例如微觀結構和機械性能的各向異性和異質性。
  • 不同圍壓和層理下板巖三軸蠕變試驗及損傷模型研究
    HUANG等 為了研究軟巖的擴容破壞特性,對砂質泥巖試件進行了三軸卸荷試驗和三軸卸荷 蠕變試驗。SHAO等 提出一種巖石蠕變本構模型可用於預測巖石在蠕變和鬆弛試驗中的響應。徐惠寧等 探究了粉砂質泥巖的蠕變特性及建立 了蠕變本構方程。蔣煉等 研究了黃土在不同的凍結溫度下的三軸蠕變特性。DUBEY 研究了結構各向異性對鹽巖蠕變的影響及鹽巖在自然界 中的差分遷移率。