三维格子Boltzmann模拟：恒剪流中颗粒径向迁移的动力学分析

本文是一篇由刘马林教授发表的首发论文，研究主题是"恒定剪切流中颗粒径向运动的格子Boltzmann模拟"。该工作由中国科技论文在线发布，着重于利用三维格子Boltzmann方法来深入探究在恒定剪切流条件下粒子的横向迁移行为。刘马林的研究关注了几个关键参数之间的关系，包括颗粒的旋转速度、横向速度、径向平衡位置以及与壁面的速度交互。 论文的核心内容涉及对颗粒在流动中的动力学分析。作者通过模拟计算，探讨了粒子的转动速度如何影响其在流场中的横向运动，特别是分析了横向速度随时间和位置的变化规律。研究还揭示了粒子的平衡位置与其在流体中的滑动速度之间的联系，这是理解粒子在复杂流场中行为的重要一步。 此外，论文中详细地计算了不同类型的横向力，如剪切升力、旋转升力和横向阻力。这些力对粒子的轨迹有显著影响，其中剪切升力和横向阻力的大小远超过旋转升力，这对于理解和控制粒子在流体中的定位和分离过程至关重要。值得注意的是，总横向力在达到平衡位置之前会发生变化，这表明流场特性对粒子动态具有非线性影响。 这项研究不仅为理解颗粒在恒定剪切流中的运动提供了定量的数值结果，也为相关的多相化学工程和微流控技术领域提供了理论基础和实证数据。刘马林教授作为论文的作者，其主要研究方向为多相化学工程，他通过这个项目展示了格子Boltzmann方法在复杂流体系统中的应用潜力和新教师项目的成果。 通过这篇论文，读者可以深入了解颗粒在复杂流场中的行为机制，这对设计和优化工业过程，例如在石油开采、生物医学或微观设备设计中的粒子操控都有实际意义。同时，这也为后续的理论发展和实验验证提供了宝贵的参考依据。