格子Boltzmann方法模拟沸腾过程及相变现象研究

"沸腾过程的格子Boltzmann方法模拟 (2009年) - 重庆大学动力工程学院" 本文主要介绍了利用格子Boltzmann方法(Lattice Boltzmann Method, LBM)对沸腾过程进行模拟的研究成果。格子Boltzmann方法是一种基于统计力学的数值模拟技术，常用于解决流体动力学问题，因其计算效率高、易于编程等优点而在多物理场模拟中得到广泛应用。 作者曾建邦等人提出了一种新的理论模型，该模型能够有效描述气液两相之间的相变过程，包括液化和蒸发。在对液化过程的模拟中，他们比较了计算结果与理论解的差异，发现气相的体积分数、液相和气相的密度的最大相对误差分别仅为1.18%、0.23%和0.32%，显示出模型的高精度。对于蒸发过程，计算结果的相对误差分别低至0.08%、0.48%和0.20%，进一步证明了模型在模拟气液相变方面的优越性。 为了验证模型在复杂相变问题中的适用性，研究人员使用该模型模拟了池内沸腾和垂直管道中的流动沸腾现象。这些场景涉及到气泡的生成、成长、受浮升力影响脱离壁面，以及气泡在上升过程中可能发生的碰撞和聚合等动态过程。通过对这些复杂现象的模拟，不仅证实了模型的可行性，也为理解和预测实际工程中的沸腾现象提供了有力工具。 关键词所涉及的"格子Boltzmann方法"是本文的核心技术，这是一种基于离散速度模型的数值方法，通过迭代更新粒子分布函数来求解Navier-Stokes方程。"相变"是指物质从一种物态转变成另一种物态的过程，如液态到气态的蒸发或气态到液态的冷凝。"池内沸腾"是指在一定容器内的液体底部加热时，产生的气泡上升形成沸腾的现象。"流动沸腾"则发生在液体在管道中流动时，由于热传递而产生的沸腾情况，通常与流体动力学和传热学密切相关。 这篇论文发表于《西安交通大学学报》2009年第43卷第7期，是中国科学技术分类号TK124下的工程技术类论文，具有较高的学术价值和实践意义。文献标志码"A"表示其为应用基础研究，文章编号则标识了该篇论文在期刊中的具体位置。这项研究为理解和模拟沸腾过程提供了新的理论依据，对于提高能源转换效率、优化热交换设备设计等方面具有重要意义。