對(duì)流擴(kuò)散方程的特征有限元方法以及氣泡行為模擬研究.pdf

1、本文主要研究了五個(gè)不同有限單元的改進(jìn)特征有限元格式在對(duì)流擴(kuò)散方程中的應(yīng)用.然后分別采用改進(jìn)的VOF模型和DPM模型對(duì)氣泡在離子液體中的運(yùn)動(dòng)行為做出數(shù)值模擬.采用歐拉-歐拉和群平衡模型(PBM)的耦合模型對(duì)離子液體吸收二氧化碳過程中的質(zhì)量傳遞以及氣液兩相流的流場(chǎng)進(jìn)行了模擬研究.
　　 第二章對(duì)對(duì)流占優(yōu)的對(duì)流擴(kuò)散方程分別提出了五節(jié)點(diǎn)單元、雙線性單元、旋轉(zhuǎn)Q1單元、帶限制的旋轉(zhuǎn)Q1單元有限元逼近方法.在整個(gè)過程中,利用有限元插值代替了

2、以往文獻(xiàn)中收斂分析必不可少的Ritz投影,并且利用插值算子的性質(zhì)以及平均值技巧來(lái)對(duì)對(duì)流擴(kuò)散方程進(jìn)行逼近.與特征擴(kuò)展混合元的方法相比,當(dāng)解充分光滑的時(shí)候,將空間上L2模的誤差估計(jì)從O(h)提高到O(h2)階.與此同時(shí)得到了在正則網(wǎng)格下采用協(xié)調(diào)有限元逼近方程同樣的收斂階.最后針對(duì)每一種有限單元進(jìn)了數(shù)值試驗(yàn)驗(yàn)證,通過數(shù)值試驗(yàn)驗(yàn)證,我們?nèi)〉昧送碚摲治鲆恢碌慕Y(jié)果.其次對(duì)該方程提出了非協(xié)調(diào)特征擴(kuò)展混合有限元逼近,得到了與正則網(wǎng)格下的協(xié)調(diào)擴(kuò)展混合元

3、逼近格式相同的誤差估計(jì)并且進(jìn)行了數(shù)值模擬驗(yàn)證.
　　 第三章我們采用改進(jìn)的VOF模型和DPM模型對(duì)離子液體中的氣泡行為進(jìn)行了數(shù)值模擬研究.在改進(jìn)的模型中,除了考慮了重力和表面張力對(duì)氣泡的影響外,一個(gè)新的相間作用力被添加到動(dòng)量方程中對(duì)離子液體中氣液界面來(lái)進(jìn)行模擬研究.在DPM模型中引入了一個(gè)基于離子液體體系的新曳力模型.在模擬中考慮了氣泡在三種不同的離子液體bmimBF4,bmimPF6和omimBF4中的變形、速度、等效直徑等因

4、素,并且與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,取得很好的一致性.此外采用改進(jìn)的模型,對(duì)氣泡周圍的壓強(qiáng)場(chǎng)、速度場(chǎng)進(jìn)行了預(yù)測(cè).通過該工作對(duì)了解離子液體中的氣泡行為以及為離子液體作為溶劑的鼓泡塔設(shè)計(jì)提供有力的工具.
　　 盡管利用離子液體從煙道氣中捕集二氧化碳是一種新的有效方法,但是關(guān)于這種新溶劑的二氧化碳吸收傳質(zhì)特性還沒有研究過.在本文第四章中一個(gè)耦合的流體動(dòng)力學(xué)模型和群平衡模型用來(lái)研究離子液體溶劑吸收二氧化碳的傳質(zhì)特性.考慮到離子液體獨(dú)特的物理性質(zhì)