利用LBM模擬納米流體Rayleigh-Benard流動及換熱特性.pdf

1、隨著科學技術快速發(fā)展，工業(yè)產品趨于微型化，不僅需要提高產品集成度，同時還需要提高換熱設備的性能指標。但是，隨著換熱設備的不斷改進以及使用環(huán)境的特殊要求，傳統(tǒng)的強化換熱方法在實際應用中受到了一些限制。因此，一些學者提出了一種新型的換熱介質——納米流體。納米流體因納米顆粒的高導熱性，是一種潛在的高性能換熱流體，不僅能夠有效的提高換熱設備的傳熱性能，還可以提高設備的高效緊湊等性能指標，在航空航天、電子等領域具有廣泛的應用前景。為了更好的應用納

2、米流體，需要全面了解納米流體的換熱機制。本文利用格子Boltzmann方法對納米流體的流動和換熱特性進行了數(shù)值模擬。
　　格子Boltzmann方法(LBM)是基于分子動理論發(fā)展而來的介觀模擬方法，與傳統(tǒng)的計算方法相比，格子Boltzmann方法具有很多獨特的優(yōu)點。例如，物理圖像顯示清晰、邊界條件處理方便、計算程序簡單、并行性好。利用LBM方法研究納米流體，考慮了納米顆粒的隨機擴散以及不連續(xù)分布情況，克服了傳統(tǒng)模擬方法的不足。該方

3、法建立在離散的微觀模型上，容易處理納米粒子間作用力、粒子與流體間作用力等相互作用方面的問題，并且通過推導可以在宏觀層面上呈現(xiàn)流體的動態(tài)，滿足模擬的真實性。本文介紹了LBM的基礎理論、基本模型、常見的邊界處理方法以及利用LBM方法模擬的計算過程。
　　本文首先采用單相LBM方法模擬封閉腔體內的純流體Raleigh-Benard自然對流，得到不同Ra數(shù)下，封閉腔體內流體的溫度和流線分布情況。接著，利用LBM的多相多組分模型，對納米流體