格子玻爾茲曼汽液多相流算法數值穩(wěn)定性研究

定　價：￥89.00

作　者：	吳勇勇
出版社：	清華大學出版社
叢編項：
標　簽：	暫缺

購買這本書可以去

ISBN：	9787302616207	出版時間：	2022-12-01	包裝：	精裝
開本：	16開	頁數：		字數：

內容簡介

　　《格子玻爾茲曼汽液多相流算法數值穩(wěn)定性研究》是作者在博士期間研究課題的總結，主要面向對格子玻爾茲曼算法（Lattice Boltzmann method，LBM）及汽/氣液多相流計算感興趣的研究人員，提供了目前作者對于LBM及相關多相流算法在數值穩(wěn)定性方面的研究認識，并橫向對比了目前LBM與其他直接數值模擬方法在模擬汽/氣液多相流（如液滴對撞）上的數值穩(wěn)定性。為方便讀者了解并復現(xiàn)書中的算法及案例，《格子玻爾茲曼汽液多相流算法數值穩(wěn)定性研究》詳細介紹了所用的多松弛MRT算法框架以及使用的Shan-Chen（SC）偽勢模型公式。書中展示了一種具備強數值穩(wěn)定性的多相流算法框架。通過《格子玻爾茲曼汽液多相流算法數值穩(wěn)定性研究》的介紹，讀者能夠實現(xiàn)極高參數下的復雜汽/氣液多相流過程模擬。

作者簡介

　　吳勇勇，男，2011年8月考入清華大學工程物理系工程物理（能源實驗班）專業(yè)，2015年7月本科畢業(yè)并獲得工學學士學位。2015年8月免試進入清華大學核能與新能源技術研究院攻讀核科學與技術博士，熱工水力研究室（107）姜勝耀課題組，導師屠基元，指導老師楊星團、桂南等。2017年12月到2019年1月，受國家留學生基金委資助，以聯(lián)合培養(yǎng)博士生身份赴美國德克薩斯州 A&M 大學核工程系Hassan教授課題組學習。2021年7月畢業(yè)并獲評清華大學優(yōu)秀博士學位論文、清華大學優(yōu)秀博士畢業(yè)生。博士期間主要從事格子玻爾茲曼多相流算法、高溫氣冷堆球床熱擴散系數及熱導率測量、熱物性測量儀器研究開發(fā)、PIV實驗測量、海水淡化等方面工作。

圖書目錄

第1章引言
1.1課題背景及意義
1.2研究現(xiàn)狀
1.2.1LBM的發(fā)展及現(xiàn)況
1.2.2LBM中的多相流模型
1.2.3各界面類方法研究現(xiàn)狀
1.3本書研究內容
第2章多松弛MRT格子玻爾茲曼模型介紹
2.1多松弛MRTLBM的基本計算過程
2.2多松弛方法對應的宏觀方程
2.3LBM中的多相流模型
2.4LBM中的單位轉換
2.5本章小結
第3章LBM的不穩(wěn)定性分析及限制器
3.1不穩(wěn)定性成因及限制器
3.1.1概率密度分布函數的正值性
3.1.2偽勢梯度在界面的一致性
3.1.3狀態(tài)方程的奇異點
3.1.4體積黏性系數的穩(wěn)定作用
3.1.5沿相界面變化的運動黏性
3.2數值案例穩(wěn)定性驗證
3.2.1靜態(tài)平行相界面案例
3.2.2靜態(tài)液滴案例
3.2.3液滴在薄液層上的濺射
3.3本章小結
第4章MRT的四階力項展開分析
4.1額外項調節(jié)偽勢模型的問題
4.2MRT中額外項的高階余項分析
4.2.1三階項與四階項的展開
4.2.2高階余項對數值模擬影響的分析
4.2.3MRT中離散效應的跳躍分布
4.3數值驗證
4.3.1平行相界面驗證
4.3.2靜態(tài)液滴驗證
4.3.3運動液滴驗證
4.4本章小結
第5章解耦且穩(wěn)定化的MRT算法
5.1本章背景
5.2解耦且穩(wěn)定化的MRT算法推導過程
5.2.1解耦的MRT算法框架
5.2.2穩(wěn)定化方案
5.3標準數值案例驗證
5.3.1平衡態(tài)汽液共存曲線
5.3.2泰勒格林渦流動
5.3.3剪切波流動
5.3.4穩(wěn)態(tài)泊肅葉流動
5.3.5拉普拉斯定律
5.3.6小結
5.4多相流應用案例研究
5.4.1雙液滴對撞案例
5.4.2液滴濺射案例
5.4.3液滴撞擊固壁案例
5.4.4池式沸騰
5.5本章小結
第6章總結與展望
6.1總結
6.2創(chuàng)新點
6.3展望
參考文獻
在學期間完成的相關學術成果
致謝

CONTENTS
Chapter 1Introduction
1.1Background
1.2Research Actuality
1.2.1Development and Actuality of LBM
1.2.2Multiphase Models in LBM
1.2.3Overview of Interfacecapturing Methods
1.3Book Layout
Chapter 2Mathematical Basics of MRTLBM
2.1Numerical Implementation of MRTLBM
2.2Macroscopic Equations Recovered by MRTLBM
2.3Multiphase Model Implementation in LBM
2.4Unit Conversion in LBM
2.5Summary
Chapter 3Analysis of Numerical Instability in LBM and Limiters
3.1Numerical Instability and Limiters
3.1.1Positivity of Probability Distribution Function
3.1.2Consistency of Interphase Force in SC Model
3.1.3Singularity of Equations of State
3.1.4Stabilization of Bulk Viscosity
3.1.5Schemes for Variation of Interphase Viscosity
3.2Validation of Numerical Stability
3.2.1Planar Interface Validation
3.2.2Stationary Droplet
3.2.3Droplet Splashing on Thin Film
3.3Summary
Chapter 4Highorder Analysis of Force Terms in MRTLBM
4.1Existing Problem of Additional Force in SC Model
4.2Highorder Analysis of Additional Force in MRT Scheme
4.2.1Thirdorder and Forthorder Expansions
4.2.2Effect of Highorder Residual in Vapor Density
4.2.3Staggered Arrangement of MRT Discretization
4.3Numerical Verification
4.3.1Planar Interface Verification
4.3.2Stationary Droplet Verification
4.3.3Moving Droplet Verification
4.4Summary
Chapter 5Decoupled and Stabilized MRTLBM
5.1Background
5.2Derivation of Decoupled and Stabilized MRTLBM
5.2.1Framework of Decoupled MRTLBM
5.2.2Stabilization Scheme
5.3Numerical Verification by Benchmark Cases
5.3.1Coexistence Curve of Equilibrium State
5.3.2Taylor Green Vortex Flow
5.3.3Shear Wave Flow
5.3.4Steady Poiseuille Flow
5.3.5Laplace’s Law
5.3.6Summary
5.4Applied Research of Multiphase Flow
5.4.1Headon Binary Droplet Collisions
5.4.2Droplet Splashing on Thin Film
5.4.3Droplet Impact on Dry Wall
5.4.4Pool Boiling
5.5Summary
Chapter 6Conclusions and Future Recommendations
6.1Conslusions
6.2Innovations of the Study
6.3Future Work Recommendations
References
Achievements
Acknowledgements