格子Boltzmann方法：泡沫金属内相变材料热传导融化传热的数值模拟

本文探讨了格子Boltzmann方法在模拟泡沫金属内相变材料热传导和融化传热过程中的应用。在局部热非平衡条件下，研究者构建了一种基于双温度方程的格子Boltzmann模型，这种模型能够精确地表征单元尺度上的温度分布，特别关注的是相变非线性源项的处理，通过焓法进行迭代求解。该研究针对泡沫金属结构的特性，如孔径大小、金属骨架与填充材料之间的热传导比以及Stefan数（相变材料的熔化速率常数），进行了深入的数值模拟。 结果显示，随着孔径的增大，金属骨架与填充材料之间的热传导效率更高，导致局部热非平衡效应更为显著。同时，相变过程的存在显著增强了局部热非平衡现象，因为相变潜热释放或吸收会显著改变材料的热状态。Stefan数的降低意味着相变过程进行得更慢，这反过来也会增加局部的热非平衡程度。因此，对于泡沫金属在实际应用中，优化这些参数对于提升其在相变储能、航天和电子器件温度控制中的传热性能至关重要。 这项工作不仅提供了理解泡沫金属内热传导和相变行为的新视角，也为设计和优化这类高性能材料提供了理论基础。格子Boltzmann方法作为一种强大的数值工具，对于解决复杂多相流体系统中的传热问题具有重要意义，尤其是在工程领域，如能源与环境、航空航天等领域。通过这种模型，科研人员可以预测和控制材料在不同条件下的热行为，从而实现高效能的热管理。