一、直接模拟蒙特卡罗方法在微通道流动模拟中的应用（论文文献综述）
周健壮[1]（2021）在《界面体系水滑移及凝胶粘合的分子动力学模拟研究》文中指出随着空间尺度的减小,比表面积剧烈增加而产生的界面效应,使得表界面对于系统的宏观性质的影响将不可忽视,往往界面附近会产生与体相中不一样的物理化学现象。阐明表界面机理有助于深入理解这种异于体相的物理化学现象。本文针对微纳界面的两种现象:滑移现象与粘附现象,开展分子模拟研究。研究结果如下:（1）滑移现象是指界面附近的流体相对于界面以滑动的状态流过界面的现象。滑移现象的存在减小了表面阻力,这对于研究纳米孔道的传质强化过程具有重要意义。本文主要采用了分子动力学的方法,分别以纳米狭缝表面处的剪切速度、润湿性、孔道形貌及粗糙度作为考察的因素,研究了水在纳米狭缝中的滑移现象。本文采用分子动力学得到的滑移长度与实验中使用原子力显微镜测得水在类金刚石碳和硅的滑移长度吻合较好。发现了剪切速度对滑移长度的影响较小。并且随着亲水性的逐渐增强,滑移长度逐渐减小直到不发生滑移现象。对于矩形表面和三角形粗糙表面的纳米通道,粗糙度越大,滑移长度越小直到不发生滑移现象。（2）由于纳米颗粒巨大的比表面积使得所产生的界面效应能够极大地改变系统的宏观性质,如凝胶的粘附过程。通过将纳米颗粒引入,凝胶的粘附强度显着加强。本文用分子动力学的方法研究了纳米颗粒粘附凝胶的过程,分别以纳米颗粒对于凝胶的吸引力和纳米颗粒的尺寸为考察因素,研究了凝胶粘附的行为,结果发现可以通过调节和控制纳米颗粒的大小和凝胶的表面化学性质,以实现更好的凝胶粘附。通过对于这些界面处现象的研究表明,改变材料表面与表面物质的相互作用,可以有效调控体系的物理化学性质及动力学行为,从而达到优化过程效率的目的。
邢鹏浩[2]（2020）在《热流逸真空泵的流导分析及此类泵在真空预冷机的应用》文中研究表明有一种利用热流逸效应工作的真空泵,不同于常规真空泵,具有结构简单、无运动部件、可利用低品位热能等优点,目前正日益受到人们的关注。此类真空泵由多个单级努森泵串联得到,单级努森泵又是仅由微通道和冷热腔构成,也可以看作为真空系统管路的一部分,其流导性能便可以作详尽的讨论研究,流导同样是真空系统的重要参数,研究其流导性能将有助于我们更深入地认识热流逸真空泵的运行机制,进而为其优化设计及应用提供指导。本文首先建立了几种典型截面形状长微通道和短微通道的流导计算模型,进而分析了流导随努森数、温差、微通道特征尺寸和长度以及不同工质（H2、He、N2、O2、air、Ar、CO2、CH4）变化的规律。结果表明,微通道在过渡流区域的流导比在自由分子流区域大2～4个数量级;相同条件下,短微通道的流导性能优异于长微通道;绝大多数情况下,截面形状的对称性越强则其流导性能越好;在自由分子流区域,截面形状对流导的影响不大,但在过渡流区域,不同截面形状的流导可相差几十倍;H2所对应的流导,无论何种情况,总是最佳,并且在不同条件下,温差最能体现H2的优越性。可见,从微通道的流导性能方面考虑,应尽可能在过渡流区域工作,且应优先采用截面形状对称性强的短微通道结构,工质可以视情况考虑选择H2工质,但需要综合考虑努森数、温差和微通道特征尺寸之间的相互协同与制约。进而对微通道流导进行了蒙特卡洛模拟。结果表明在长宽比L/W确定的时候,矩形微通道流导随高宽比H/W的增大而增大,并且近乎为线性增长;在相同截面积的条件下,微通道的流导随微通道长度L的增大而减小;当微通道长度L较小且相同时,高宽比H/W越大微通道的流导越小;三种截面形状（圆形、矩形和椭圆形）的微通道在流导性能方面圆形微通道总是最佳;最后验证了微通道流导的模拟结果与公式计算结果的趋势是相同的,并且它们之间的误差还是比较小的,蒙特卡洛模拟方法在微通道流导方面同样具有很高的研究价值,为微通道的流导计算提供了一种新的方法,解决了一般公式无法准确计算的不规则形状微通道的流导问题。基于微通道的流导数学模型,扩展到整个真空泵的流导计算,结果表明,热流逸式真空泵内8种工质（H2、He、N2、O2、air、Ar、CO2、CH4）的流导性能与冷热腔长度L3和微通道特征尺寸Lr均关系密切,从这两方面来考虑,可以适当的减小冷热腔长度L3或者增大微通道特征尺寸Lr来提高热流逸式真空泵的流导性能,但是热流逸效应的发生与微通道特征尺寸Lr密切相关,不能一味的增大微通道特征尺寸Lr。热流逸式真空泵内这8种工质,其流导都是随连接通道的径长比k L的增大而增大,但是在小径长比k L增长率慢慢的趋于平缓,H2工质在流导方面优势很明显,但是其流导性能随着径长比k L的增加并没有较大的提升。基于热流逸式真空泵模型,进一步建立了热流逸式真空预冷机模型,结果表明,热流逸式真空预冷机的耗热Qt和热效率η随温差ΔΤ的增大而增大,但是我们肯定希望在耗热Qt少的同时提高热效率η,温差ΔΤ的确定需要综合两方面来考虑。预冷箱内食品的平衡含水量EMC随着压力P的增大逐渐升高,并且变化率逐渐减小;空气湿度h对食品的含水量同样有较大的影响,空气湿度越大,食品的含水量也就越大,而食品保鲜必须要控制在一定的含水量;真空预冷保鲜技术,要根据实际情况确定预冷箱的空气湿度h以及压力P,才可以达到保鲜的目的。当处于自由分子流区域时,仅串联30级压比就可以达到11.59;当处于过渡流区域时,仅串联30级压比就可以达到5.39,想要达到更大的压比只需要继续增加串联级数即可。热流逸式真空预冷机比一般真空预冷机优势明显,具有成本低和电费消耗少的优点,可以节约一大笔钱,并节约很大一部分的能源,这为改善传统预冷技术高耗能的缺点提供了新的解决思路。
焦守华[3]（2020）在《强瞬态条件下核热推进反应堆核热耦合模型开发及其应用》文中指出随着推进技术的发展,人类渴望更快、更远、更频繁地探索宇宙。然而,化学推进技术却成为人类进行空间活动的一个重要制约。核热推进技术为突破这种制约提供了可能性。核热推进装置利用反应堆的裂变热能将工质加热到很高的温度,而后使高温高压工质经喷管排出,从而产生推进动力。由于核反应堆具有功率密度高、工作时间长的优点,因而核热推进装置在执行长时间推进任务时具有不可替代的优势。本文以核热推进反应堆为研究对象,针对其在强瞬态条件下的运行特性开展了核热耦合研究。首先,基于数值模拟的方法探究了在高温空气核热推进反应堆典型流道内的湍流传热特性。通过将均匀加热下的数值模拟结果与实验结果的对比,验证了数值模拟方法的精度。基于验证后的数值模拟方法,研究在非均匀加热条件下高温空气的传热特性,为后续开展核热耦合模拟的进行提供了基础。之后,基于蒙特卡洛程序Open MC,针对典型的核热推进反应堆堆芯进行了建模和分析,获得了不同温度下堆芯的功率分布、缓发中子份额等堆芯物理学特性,并基于点堆模型,对考虑了反应性引入的强瞬态工况下反应堆功率变化进行了初步分析。最后,为了改进传统CFD在进行堆芯三维瞬态模拟时需要消耗大量计算资源的问题,本文提出了改进的数值模型用来考虑堆芯固体与冷却剂流体之间的传热过程,利用该数值模型可以大幅降低三维瞬态模拟所消耗的计算时间。基于新开发的数值模型,本文实现了三维CFD方法与点堆模型的耦合计算,并开展了核热推进反应堆全堆芯三维瞬态核热耦合分析,探究了反应堆在强瞬态条件下的热工特性。耦合结果表明,虽然反应堆在反应性大量引入时堆芯释热功率会瞬间升高,但是由于堆芯热容以及冷却剂的冷却效应,堆芯的温度并不会瞬间升高。本文的数值研究成果对于以后设计、制造核热推进反应堆以及分析核热推进反应堆堆芯启动过程中的特性具有一定参考和指导意义。
陈骥[4]（2020）在《裂隙型多孔介质粗糙度和渗流特性的分形研究》文中认为多孔介质是一类由固体骨架和微小孔隙组成的物质的总称。多孔介质的种类繁多,按照其内部孔隙结构和形态,可以分为孔隙型多孔介质、裂缝型多孔介质、多重介质。自然界中多孔介质的形态不是单独存在的,大多是由多孔基质和裂缝网络构成的双重介质。而大量研究者只研究其简单形态的渗流特性,假设孔隙和裂缝分布均匀,内表面光滑。然而裂隙型多孔介质内部结构非常复杂,孔隙和裂缝是随机、无序分布的,孔道内表面是粗糙的。因此,本文基于分形理论和多重介质渗流特性,建立了孔道表面粗糙度和孔道随机分布的渗流分形模型,研究了分形维数、迂曲度、粗糙度、毛细管状形状因子、气体滑移因子、裂缝开度、孔道随机性和异质性对粗糙度双重介质的渗流影响。本文的研究属于地球物理学,理论物理学和复杂性科学等交叉范畴热点研究之一。另外,在机械密封中,流体通过非金属垫片的泄露问题也可以用裂隙型介质渗流模型来描述。本文具体工作如下:基于多孔介质建立了分形表面粗糙元的三棱锥几何模型;然后分别提出了裂缝平板和圆柱毛细管的表面相对粗糙度的分形模型,所得的模型中不含有经验常数,模型中的每一个参数都有具体的物理意义;根据相对粗糙度的分形模型对雷诺数和范宁摩擦因子进行了推导,验证了本文模型的准确性;最后讨论了表面粗糙度随粗糙元几何参数和分形维数对相对粗糙度的影响。另外,数值模拟也是研究多孔介质渗流的有效方式。本文基于蒙特卡罗模拟方法,提出了一种新算法来模拟粗糙表面的生成过程。研究发现分形维数主要影响着表面粗糙元分布的密集程度和高度的频率值分布,而粗糙轮廓主要影响着表面粗糙元高度的最大波动幅度值。裂隙型多孔介质的分形维数,微通道的表面相对粗糙度、形态,以及相关结构参数对渗流特性有着重要影响。本文提出了毛细管形状因子,分别得到了多孔基质和裂缝介质粗糙体积流量的分形模型,并分析了各重要参数对分形渗透率的影响。探讨发现相对粗糙度、分形维数和形状对渗透率影响显着,另外,裂隙型多孔介质中,裂缝介质是主要的传输系统。气相渗流也是研究多孔介质渗流特性中重要的一部分。本文考虑了粗糙度和毛细管形状的影响,得到了饱和气体在裂隙型多孔介质中的粗糙分形渗透率模型,并验证了本文模型是合理的;得到了气体滑移因子的表达式,它们是分形维数和多孔介质结构参数的函数;最后,分析了多孔介质结构参数和分形维数对渗流特性和滑移因子的影响。
霍兴辉[5]（2020）在《基于LBM的致密气藏微尺度渗流研究》文中研究指明致密气藏储层气体储集与运移的空间多为纳米级孔隙,且储层孔隙结构特征复杂,喉道狭小,极大的限制着储层内的气体运移。目前,对于致密储层的研究还多采用低渗透储层的研究方法,而致密储层的孔喉细小,微尺度效应明显,致密储层微尺度渗流机理尚不明确,致密气藏的开发困难重重。本文引入格子Boltzmann方法（LBM）,结合致密气藏储层的实际情况,分析气体在不同尺度孔隙中的运移机制,并建立微纳米级孔隙中气体运移的格子Boltzmann理论模型;利用C语言编程进行微尺度渗流的数值模拟,分析渗流过程中的微尺度效应,并研究其影响因素;通过在孔隙中增加障碍物分析喉道及壁面在渗流过程中的影响;利用四参数随机生成法（QSGS）来生成多孔介质模型,并结合格子Boltzmann方法进行多孔介质内气体渗流的数值模拟,分析其流动规律,探究致密气藏储层的微尺度渗流机理。主要得到以下认识:（1）纳米级孔隙中的气体流动存在着微尺度效应,具体表现在沿程压力的非线性和滑脱效应两个方面。温度、压力和孔隙尺寸都会对微孔隙内气体流动的微尺度效应产生影响,温度越高、压力越低、孔隙尺寸越小,微纳米孔隙内气体运移的微尺度效应就越明显。（2）努森数Kn作为微尺度流动的重要表征参数,努森数Kn的改变将影响微通道内气体运移的微尺度效应,在滑移区和自由分子流区域,努森数Kn的改变对微尺度效应的影响较小,在过渡区,努森数Kn的改变对微尺度效应的影响较大。（3）喉道的存在对孔隙中的气体流动有着极大的抑制作用,喉道处气体流动速度激增,压力骤降,相较于没有喉道的孔隙,出口处速度剖面整体下降,流量减低;在喉道或壁面凸起处,气体流动过程中可能会出现涡旋。（4）多孔介质中大孔喉连通形成的孔隙空间及高配位数孔喉连通空间等较易形成优势通道,优势通道一旦形成,气体将优先从优势通道通过。受狭小喉道限制,多孔介质中存在较多死孔隙,这部分孔隙空间不参与气体流动,对渗透率贡献极小,孔径尺寸不佳但无喉道限制的孔隙空间也能形成优势通道,具有良好的气体流通能力。
王桢[6]（2019）在《微通道磁泳系统中磁性微粒的动态特性和分离行为研究》文中进行了进一步梳理随着微机电系统和微纳米技术的进步,基于微流控芯片系统的生物分离技术是近年来发展起来的一种重要的生物分离手段。微尺度下,一般通过施加不同的外加力场（电场力、磁场力、声驻波力和光学力等）与流体力共同实现生物靶标的有效分离,其中,磁泳分离技术是利用磁场力诱导磁性微粒定向移动实现精细分离,可控性和灵活性很强。同时,分离效率不受溶液p H值、离子强度以及通道的表面电荷的影响,在细胞分离和纯化等生物分离领域具有广阔的应用前景。在磁泳分离的研究中,粒子除了受到磁场力和流体的粘滞阻力之外,还受到粒子-粒子磁相互作用和粒子-流体水动力相互作用的影响。同时,在已有的研究中,磁场力作用模式单一和可控性差等因素使得磁性微粒间易发生磁团聚行为,导致系统只能在较低微粒浓度下实现高精度和高分辨率分离,限制了其进一步发展和应用。为此,本文对磁泳分离中磁性微粒的动力学行为开展了系统的数值模拟研究工作,构建了不同磁分离模式下的单向、双向粒子-流体耦合模型以及直接数值全耦合模型。在此基础上,探究了磁体结构、粒子-流体水动力相互作用及磁团聚行为等对磁泳粒子运动特性和分离行为的影响规律及作用机制,相关研究为建立和完善高效的磁泳分离系统提供理论基础和技术支撑。首先,构建了低浓度磁泳分离模式下的单向粒子-流体耦合模型（磁场-流场）,分析和探究了Y型通道磁泳系统中不同磁体结构、流速条件及管道结构等对单微粒分离效率和双微粒分离精度的影响规律及机制。具体包括:通过对比分析单一永磁体及不同组合磁体作用下粒子的受力特征及捕获效率,明确了磁场空间分布特性对粒子运动行为的影响机制,实现了较优的磁体排列设计;提出通过调节Y型通道双入口的流速比和在出口增设扩宽通道来提高双粒径微粒的连续式磁泳分离精度,实现了小差异粒径条件下双磁性微粒（4μm和5μm）的有效分离。其次,构建了高浓度磁泳分离模式下的双向粒子-流体耦合模型（磁场-流场-浓度场）,分析和探究了粒子-流体水动力作用对磁泳系统中磁性微粒分离效率的影响规律。具体包括:通过在流场中引入磁体积力作用,充分考虑了高浓度条件下粒子-流体水动力作用对流速和粒子动力学行为的潜在影响,在此基础上,对比分析了Y型和直型通道在不同初始磁性微粒浓度下粒子的分离效率,并以粒子流速和动态浓度参量为分析参量,明确了两种管道下粒子-流体水动力作用对分离效率的影响机制。最后,基于任意拉格朗日-欧拉方法和应力张量法,构建了均匀/梯度磁场和流场共同作用下磁性粒子的直接数值模型,实现了微粒与微粒、微粒与流体间的强耦合求解,并在此基础上探寻了静/动态磁场条件下磁性微粒的团聚和分离特性。仿真分析表明:在静态磁场下,磁性微粒受到磁相互作用力发生团聚,导致无法根据微粒自身物理特性的差异而实现多目标有效分离;通过采用所提出的交变梯度磁场驱动方法,可将磁性微粒间的磁作用力模式从传统的单一吸力变为交替的吸-斥力状态,进而有效抑制了分离过程中粒子的团聚行为,为实现多粒径磁性微粒的高精度分离提供了可能。
何大亮[7]（2019）在《油水两相在纳米多孔介质中运移的机理研究》文中认为纳米多孔介质材料中的流体流动在纳米科学、纳米地质科学、能源科学和材料科学等不同领域中都扮演着极其重要的角色,因此受到了国内外广泛的关注。为了研究油水两相在页岩数字岩心中的运移规律,本文定量表征了油—水—岩石的相互作用,构建了纳米多孔介质驱替模型,同时结合格子玻尔兹曼多相流模拟方法研究了纳米多孔介质中油水两相的传输过程。本文详细地探讨了油—水—岩石的相互作用,系统地研究了润湿性、压力等因素对不同种类纳米多孔介质驱替行为的影响。首先,我们构建了有序多孔介质模型并以润湿性的形式定量表征出二维空间下油—水—岩石的相互作用,系统地研究了润湿性、压力和孔隙率等因素对油水两相驱替过程的影响。研究结果表明:当流固作用系数由负值变化到正值,固体表面的润湿行为由亲水状态过渡到疏水状态,并且润湿角随着流固作用系数呈现良好的线性规律;其次,在驱替过程中,随着多孔介质的润湿性由亲水性过渡到疏水性,驱替压力将明显增大;此外,当纳米多孔介质的孔隙率减小时,由于多孔介质比表面积的增大以及流体与固体岩层间强烈的相互作用,驱替阈压值将变化得更加显着。在有序多孔介质模型的基础上,我们又建立了无序纳米多孔介质模型,研究了油水混合物在多孔介质中的平衡态分布和流动情况。研究发现,岩石表面的润湿性和油水两相混合物的成分比例都会影响油水混合物在非均匀多孔介质中的平衡态分布;其次,我们还研究了多孔介质表面润湿性对水驱油过程的影响,多孔介质的亲油性越强,“指进现象”越明显,残余油的含量也越大,并且发现多孔介质表面的润湿性和纳米吼道的宽度都对流体的流动有明显的影响;此外,我们也研究了多孔介质的润湿性和外力大小对油水两相相对渗透率的影响,即在油湿（或水湿）条件下,外力大小只能影响水相（或油相）的相对渗透率大小,但是在中性润湿环境下,外力大小能够显着增大油水两相的相对渗透率。最后,我们将二维多孔介质模型扩展到三维模型,定量表征出三维空间下固体表面的润湿行为,并利用真实的三维数字岩心样品研究了压力和孔隙率等因素对复杂润湿性纳米多孔介质驱替过程的影响,以及页岩数字岩心中各成分比例对油水两相平衡态分布的影响。得出的主要结论有:压力对复杂润湿性纳米多孔介质驱替阶段影响较大,而对启动阶段和饱和阶段几乎没有影响;孔隙率对驱替阶段的驱替速度影响较大,几乎不影响启动阶段和饱和阶段;页岩中油相的分布主要集中在甘洛根表面,水相分布主要取决于含水饱和度,少部分水相吸附在伊利石和黄铁矿表面。总之,由于纳米多孔介质的孔吼尺寸分布在纳米范围,加之岩层极其复杂的润湿环境,因此研究油水两相在页岩储层多孔介质中流动时,必须要考虑润湿性、比表面效应、速度滑移和界面层效应等因素的影响。另外,为了促进页岩油由吸附态向游离态的转化,增强油水两相在纳米多孔介质中的流动性,提高页岩油的采收率,我们建议使用表面活性剂、超临界二氧化碳等措施来改善界面处油的赋存状态。本文考虑了润湿性、表面效应和速度滑移等因素的影响,初步研究了油水两相流在纳米多孔介质中的运移规律,证实了格子玻尔兹曼方法是研究纳米多孔介质中多相流流动机理的一种简单高效的方法。
范满[8]（2019）在《V型波纹多通道太阳能平板集热器的光热特性研究》文中研究说明太阳能平板集热器具有安全性好、易于与建筑相结合的优势,在我国的应用量逐年增长。本文提出一种V型波纹多通道太阳能平板集热器,在其光学模型、热学模型方面进行了分析,并对其光热特性进行了模拟和实验研究,具体包括:（1）提出一种V型波纹多通道太阳能平板集热器,其中的吸热体由铝合金挤压而成并直接形成多个三角形流道,具有加工方便、可靠性高、经济实用的优点,当传热工质入口温度在33.1～69.2oC范围内时,其集热效率在80.8%～42.6%之间。在透明盖板上方设置活动盖板,当集热器“超温”时,打开活动盖板可有效防止集热器过热,其过热保护系数为-3.6;当集热器处于非集热状态时,打开活动盖板可有效降低热损失,其热损失降低率为20.5%～34.1%。（2）由于目前广泛采用的蒙特卡罗光线跟踪法计算结果存在波动性,本文对其影响因素进行分析,包括:随机数生成方式、模型运行次数、光线数、网格数以及随机数生成次数。在此基础上,将蒙特卡罗光线跟踪法与迭代法相结合,并引入参数最小迭代次数和最大迭代次数,提出一种新型光学模拟算法,该算法具有计算结果波动性小、计算精度高、运行时间短且适用性广等优势。（3）对V型波纹多通道太阳能平板集热器建立不同复杂度的动态热性能预测模型（包括准动态测试模型、传递函数模型和动态传热模型）,发现模型建立过程越复杂,集热器瞬态热性能预测结果越准确,而长期热性能预测结果间的差异不大。对比得出不同模型在集热器设计、优化、热性能评价等不同热性能分析任务中的适用性,为动态热性能预测模型的选用提供理论依据。（4）搭建V型波纹多通道太阳能平板集热器室外热性能实验系统,对集热器的稳态热性能、动态热性能、过热保护性能和保温性能进行测试。基于实验结果对集热器的热性能进行分析,回归得出动态测试模型系数,并对所建立的传热模型和动态测试模型进行验证。定量分析运行和环境参数对集热器热性能的影响,并与管板式太阳能平板集热器进行对比,结果显示V型波纹多通道太阳能平板集热器的热性能更优;定量分析结构和物性参数对集热器热性能的影响,并应用正交分析和灰色关联分析对其进行优化。最后,以天津地区为例,对集热器的全年运行性能进行模拟分析,为其推广应用提供理论支撑。
周畅[9]（2019）在《微小尺度下气体流动与换热的格子Boltzmann模拟》文中研究表明随着科学技术的进步和现代工业的发展,机械设备逐渐向着小型化、智能化的方向发展,微机电系统（MEMS）应运而生,近年来在航空航天、生物医学、汽车工程、光电等领域得到广泛的应用,具有美好的应用前景。在家用空调领域,小管径换热器由于其相对较低的制造成本和较高的紧凑性,引起大量的关注。但是当管径逐渐减小时,一些在宏观尺度下可忽略的微尺度效应需要被考虑。格子Boltzmann方法作为一种介观数值模拟方法,具有边界条件处理简单,程序易于实现等优势,在气体微流动与换热领域逐渐得到广泛应用。本文首先基于小管径换热器,采用双分布函数热模型,研究外掠单管和管束的流动与换热现象。对于单管的模拟,随着Re数的增加,流体绕流圆管从稳态流动到逐渐发生脱体到最后出现非稳态的流动,产生卡门涡街,并且随着Re数的增加,换热逐渐增强。对于顺排管束与叉排管束,研究了管间距为1.5D,2D和2.5D的情况,在Re=40时,随着管间距的增加,平均Nu数呈现上升的趋势,并且管间距为2D和2.5D时换热趋势大致相同,Nu数相差较小,叉排管束由于没有前排管束的直接遮挡,使得换热情况优于顺排管束。当管径小于65μm时,会出现微尺度效应,流动和传热规律与常规尺度不同,此时必须考虑速度滑移和温度跳跃现象。本文随后对微通道滑移区气体的流动与换热问题展开分析,采用了新的边界处理格式,即平衡态与镜面反射相结合的边界,以捕捉固体边界处的速度滑移与温度跳跃,并采用该边界格式模拟分析了二维Poiseuille流和Couette流,研究结果表明光滑微通道内Poiseuille流和Couette流,在壁面处气体的速度与温度均与壁面的速度与温度存在偏差,即产生了速度滑移与温度跳跃现象,并且随着Knudsen数的增加,气体的稀薄效应更加显着,气固界面处的速度滑移与温度跳跃逐渐增加,相对滑移长度与温度跳跃长度也相应增加,同时摩擦阻力逐渐减小。在微尺度下,即使粗糙度很小,在边界处引起的扰动也会影响整个通道的流动与换热情况。本文最后模拟粗糙壁面Poiseuille流并与光滑情况进行对比,结果表明粗糙度的存在增加了气体与壁面的作用强度,使得能量交换增强,减弱了壁面处的速度滑移与温度跳跃,并且随着粗糙元高度的增加,相对速度滑移与温度跳跃长度均减小。
张玉东[10]（2019）在《非平衡流与多相流的建模与研究 ——基于离散Boltzmann方法》文中研究表明非平衡流与多相流广泛存在于自然界和工程领域,比如在超新星爆发、高超声速飞行、惯性约束核聚变、微机电系统和微流控技术、油气开采、发动机中的燃料混合与燃烧等问题中都会涉及。对于这类流动问题的研究不仅具有重要的科学意义,还能为工程实践提供有效指导。非平衡和多相流动问题通常具有复杂的时空多尺度和强非线性特征,对这类问题的研究既需要可靠的物理模型也需要有效的数据分析和信息提取技术。本文从物理建模和数值模拟两方面对一些典型的非平衡流和多相流问题展开研究:在物理建模方面,基于离散Boltzmann方法（DBM）构建了适用于高Knudsen数的非平衡流动理学模型;在模拟研究方面,基于新模型并结合多种复杂物理场分析技术,多角度研究非平衡和多相复杂流动过程的行为特征及其形成机理。主要的研究内容如下:（一）、发展了适用于DBM的Maxwell类型动理学边界条件,将DBM的应用范围成功推广到滑移流。这种边界条件在完全漫反射的基础上引入了切向动量协调系数,可以用来表征不同壁面的粗糙程度。结合新的边界条件,DBM可以准确捕捉到壁面附近的速度滑移和Knudsen层内速度的非线性分布。（二）、基于椭圆统计BGK模型,构建了过渡流的DBM。新模型突破了单弛豫时间DBM固定Prandtl数的限制;除了在相应条件下与Burnett层次的宏观流体方程组等相一致,新模型还可提供与宏观流动关系最密切的部分热动非平衡行为特征;研究了在激波阵面附近DBM提供的非平衡效应与Burnett方程组中粘性应力和热流项的关系;基于多尺度展开技术,给出了一种定量恢复分子速度分布函数主要特征的方法。（三）、基于Shakhov模型结合Hermite多项式展开,给出了热非平衡流的DBM建模一般框架。新模型不仅具有可调的比热比和Prandtl数,还能直接拓展到任意阶次,能同时捕捉到边界附近和主流区的非平衡特征。通过与滑移流解析解以及DSMC结果的对比,验证了模型对非平衡流描述的准确性。（四）、在流体不稳定性研究中,以Kelvin-Helmholtz类型的界面不稳定性问题为例,分析研究了流体界面附近的非平衡特征;基于新定义的非平衡强度量给出了一种新的界面捕捉技术;研究表明,基于DBM提供的非平衡强度量可以很方便地获得更高分辨率的流体界面。（五）、基于多相流DBM,结合复杂物理场分析技术对相分离过程进行了模拟研究。首次获得多相流系统中熵产生速率与非平衡特征量之间的解析关系式,基于该关系式可以方便地研究系统演化过程中引起熵增的主要机制及其相对的重要性;基于熵产生速率提出一种划分相分离过程（亚稳相分解和相畴增长）两个阶段新的物理判据;分别研究了热流、粘性和表面张力对相分离过程的影响,并给出了合理的物理解释;对比分析了相分离过程中两种熵产生机制之间的竞争与协同。
二、直接模拟蒙特卡罗方法在微通道流动模拟中的应用（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、直接模拟蒙特卡罗方法在微通道流动模拟中的应用（论文提纲范文）
（1）界面体系水滑移及凝胶粘合的分子动力学模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究的背景与意义 |
| 1.2 界面处的滑移现象 |
| 1.2.1 测量边界条件的实验表征 |
| 1.2.2 分子模拟研究 |
| 1.3 纳微尺度下滑移现象的研究进展 |
| 1.3.1 实验研究进展 |
| 1.3.2 理论计算研究进展 |
| 1.4 凝胶粘合的研究进展 |
| 1.5 本文的研究思路和研究内容 |
| 第2章 分子动力学模拟 |
| 2.1 统计系综 |
| 2.2 势函数和力场 |
| 2.3 周期边界条件和最小镜像法 |
| 2.4 分子动力学的积分算法 |
| 2.5 粗粒化分子动力学 |
| 第3章 剪切速度和润湿性对界面处流体滑移能力的影响研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 计算模型与方法 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 剪切速度对滑移长度的影响 |
| 3.3.2 亲疏水性对滑移长度的影响 |
| 3.4 本章结论 |
| 第4章 粗糙度对界面处流体滑移能力的影响研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 表面原子空隙率对滑移长度的影响 |
| 4.3 粗糙突起物深度对滑移长度的影响 |
| 4.4 三角形粗糙表面对滑移长度的影响 |
| 4.5 有缺陷的三角形粗糙表面对滑移长度的影响 |
| 4.6 本章结论 |
| 第5章 凝胶聚合物在界面处粘合的分子动力学研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 模拟细节 |
| 5.2.1 轨迹分析 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 纳米颗粒吸引力对凝胶粘附行为的影响 |
| 5.3.2 纳米颗粒尺寸对凝胶粘附行为的影响 |
| 5.4 本章结论 |
| 第6章 全文结论与展望 |
| 6.1 全文结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间发表的论文 |
（2）热流逸真空泵的流导分析及此类泵在真空预冷机的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 目前真空系统的分类及流导计算 |
| 1.3 热流逸式真空泵及流导的研究现状 |
| 1.3.1 热流逸式真空泵的原理 |
| 1.3.2 热流逸式真空泵的研究现状 |
| 1.3.3 流导的研究现状 |
| 1.4 真空预冷的研究现状 |
| 1.5 本文的研究内容 |
| 第二章 不同形状截面微通道的流导特性分析 |
| 2.1 长微通道 |
| 2.1.1 自由分子流区域 |
| 2.1.2 过渡流区域 |
| 2.2 短微通道 |
| 2.3 热流逸效应下微通道的流导特性分析 |
| 2.3.1 努森数对流导的影响 |
| 2.3.2 温差对流导的影响 |
| 2.3.3 微通道特征尺寸对流导的影响 |
| 2.3.4 短微通道长度对流导的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 微通道流导的蒙特卡洛模拟 |
| 3.1 矩形微通道流导的影响因素 |
| 3.1.1 矩形微通道流导的非几何因素 |
| 3.1.2 矩形微通道流导的几何因素 |
| 3.2 微通道流导的蒙特卡洛模拟流程 |
| 3.3 微通道的流导结果分析 |
| 3.3.1 矩形微通道流导结果分析 |
| 3.3.2 不同截面形状微通道流导的对比分析 |
| 3.4 模拟结果与计算结果对比分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 热流逸式真空泵的流导特性分析 |
| 4.1 单级努森真空泵的流导计算 |
| 4.1.1 单级努森真空泵的物理模型 |
| 4.1.2 单级努森泵真空泵流导计算的数学模型 |
| 4.2 多级努森真空泵的流导计算 |
| 4.2.1 多级串联努森真空泵的物理模型 |
| 4.2.2 多级串联努森真空泵总流导的数学模型 |
| 4.3 热流逸式真空泵的流导结果分析 |
| 4.3.1 单级热流逸式真空泵分析 |
| 4.3.2 多级热流逸努森真空泵分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 热流逸式真空泵的应用与计算 |
| 5.1 基于热流逸效应的真空预冷机模型构建 |
| 5.1.1 真空预冷简述 |
| 5.1.2 基于热流逸效应的真空预冷机 |
| 5.1.3 热流逸式真空预冷机的工作流程 |
| 5.2 热流逸式真空预冷机的数学模型 |
| 5.2.1 预冷箱内产品的水分迁移量计算 |
| 5.2.2 热流逸式真空预冷机的效率与能耗 |
| 5.2.3 预冷箱内最低压力的计算 |
| 5.3 热流逸式真空预冷机的能效与成本分析 |
| 5.3.1 热流逸式真空预冷机耗热及热效率分析 |
| 5.3.2 预冷箱内压力与产品水分含量分析 |
| 5.3.3 预冷箱内最低压力分析 |
| 5.3.4 节约成本分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表论文和专利情况 |
（3）强瞬态条件下核热推进反应堆核热耦合模型开发及其应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 研究现状与进展 |
| 1.2.1 气冷反应堆研究 |
| 1.2.2 气体对流传热研究 |
| 1.2.3 核热耦合研究 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第二章 数值方法 |
| 2.1 计算流体力学(CFD) |
| 2.1.1 控制方程 |
| 2.1.2 湍流模型 |
| 2.2 CFD数值分析软件 |
| 2.3 物理分析软件 |
| 2.4 点堆模型 |
| 2.5 耦合框架设计 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 高温空气流动传热特性分析 |
| 3.1 计算过程 |
| 3.1.1 空气物性参数 |
| 3.1.2 边界条件 |
| 3.1.3 网格敏感性分析 |
| 3.1.4 湍流模型选择 |
| 3.2 计算结果分析 |
| 3.2.1 均匀加热情况下结果分析 |
| 3.2.2 非均匀加热情况下结果分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 核热耦合数值模拟 |
| 4.1 反应堆物理分析 |
| 4.2 新型流固耦合求解器 |
| 4.2.1 求解器介绍 |
| 4.2.2 求解器有效性验证 |
| 4.3 核热耦合 |
| 4.3.1 网格敏感性分析 |
| 4.3.2 恒定功率模拟 |
| 4.3.3 变功率瞬态模拟 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 主要结论与创新点 |
| 5.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间的学术成果 |
（4）裂隙型多孔介质粗糙度和渗流特性的分形研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 粗糙裂隙渗流研究现状 |
| 1.2.1 粗糙表面表征方式及修正公式 |
| 1.2.2 基于表面粗糙度的研究 |
| 1.2.3 裂隙型多孔介质粗糙表面研究 |
| 1.3 裂隙型多孔介质渗流研究现状 |
| 1.3.1 达西定律及其使用范围 |
| 1.3.2 孔隙型多孔介质渗流特性 |
| 1.3.3 裂隙型多孔介质渗流特性 |
| 1.3.4 裂隙型多孔介质中的湿饱和渗流 |
| 1.3.5 裂隙型多孔介质中的干饱和渗流 |
| 1.4 本文主要工作 |
| 第二章 分形理论 |
| 2.1 分形几何及其性质 |
| 2.1.1 分形几何概述 |
| 2.1.2 分形的定义及特征 |
| 2.2 分形维数的计算方法 |
| 2.3 裂隙型多孔介质中的分形理论 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 多孔介质粗糙内表面的分形分析与数值模拟 |
| 3.1 粗糙表面的分形模型 |
| 3.1.1 表面粗糙描述 |
| 3.1.2 表面相对粗糙度的分形模型 |
| 3.1.3 微尺度通道内流动阻力分析 |
| 3.1.4 模型验证 |
| 3.1.5 结果与讨论 |
| 3.1.6 小结 |
| 3.2 粗糙分形表面的Monte Carlo模拟 |
| 3.2.1 粗糙元大小的分形蒙特卡罗表征 |
| 3.2.2 粗糙元轮廓的分形表征 |
| 3.2.3 粗糙元位置的确定 |
| 3.2.4 算法 |
| 3.2.5 结果与讨论 |
| 3.2.6 小结 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 粗糙裂隙型多孔介质中饱和分形渗流特性研究 |
| 4.1 粗糙裂隙型多孔介质中体积流量 |
| 4.1.1 粗糙基质单元体的体积流量 |
| 4.1.2 粗糙裂缝网络单元体的体积流量 |
| 4.2 粗糙裂隙型多孔介质的渗透率模型 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 粗糙裂隙型多孔介质中气体渗流特性的分形分析 |
| 5.1 气体在基质中的分形渗流 |
| 5.2 气体在裂缝网络中的分形渗流 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新 |
| 6.3 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 A 攻读硕士学位期间获得奖项和主要科研成果 |
（5）基于LBM的致密气藏微尺度渗流研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究目的及意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.3 研究目标、内容 |
| 2 致密气藏孔喉结构与气体运移机理分析 |
| 2.1 致密气藏孔喉结构分析 |
| 2.2 致密气藏气体运移机理分析 |
| 2.3 小结 |
| 3 格子Boltzmann方法的基本原理及模型 |
| 3.1 格子Boltzmann方程 |
| 3.2 格子Boltzmann基本模型 |
| 3.3 格子Boltzmann模型边界条件处理 |
| 3.4 格子空间与物理空间转换 |
| 3.5 格子Boltzmann方法程序结构 |
| 3.6 小结 |
| 4 致密气藏单孔隙微尺度渗流机理研究 |
| 4.1 纳米孔隙气体运移的格子Boltzmann模型 |
| 4.2 模型数据验证与相关讨论 |
| 4.3 微尺度效应影响因素分析 |
| 4.4 致密气藏微尺度效应与渗流机理分析 |
| 4.5 小结 |
| 5 致密多孔介质单相气体渗流研究 |
| 5.1 喉道与壁面对气体运移影响分析 |
| 5.2 随机多孔介质生成 |
| 5.3 多孔介质中气体运移模拟与分析 |
| 5.4 小结 |
| 6 结论与建议 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 建议 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（6）微通道磁泳系统中磁性微粒的动态特性和分离行为研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 背景 |
| 1.2 磁泳分离模式概述 |
| 1.3 微流控磁泳分离行为研究现状 |
| 1.4 选题意义及主要研究内容 |
| 2 低浓度下磁性微粒的微磁泳分离行为研究 |
| 2.1 磁性微粒的受力分析和运动方程 |
| 2.2 单向粒子-流体耦合方法的数值模型 |
| 2.3 磁源分布对磁性微粒分离效率的影响 |
| 2.4 流体参数对多粒径磁性微粒分离精度的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 高浓度下水动力行为对磁性微粒微磁泳分离行为的影响研究 |
| 3.1 双向粒子-流体耦合方法的数值模型 |
| 3.2 直通道磁泳分离系统中浓度对捕获式分离效率的影响 |
| 3.3 Y型通道磁泳分离系统中浓度对捕获式分离效率的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 梯度磁场下磁性微粒的磁团聚行为研究 |
| 4.1 磁团聚行为的宏观模拟及实验研究 |
| 4.2 磁团聚行为的直接数值模拟方法及模型 |
| 4.3 磁团聚影响下的粒子动力学行为研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 交变梯度磁场下磁性微粒的解聚式分离行为研究 |
| 5.1 解聚式分离原理及系统设计 |
| 5.2 动态磁场下微粒动力学行为的直接数值模型 |
| 5.3 静态/动态梯度磁场下微粒的团聚和分离特性 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 全文总结与工作展望 |
| 6.1 本文工作总结 |
| 6.2 下一步工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间发表的主要论文 |
| 附录2 博士生期间参与的课题研究情况 |
（7）油水两相在纳米多孔介质中运移的机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 纳米流体力学的研究现状 |
| 1.2.1 分子动力学模拟 |
| 1.2.2 直接蒙特卡罗模拟 |
| 1.2.3 格子玻尔兹曼模拟 |
| 1.3 多相流纳米流体力学在页岩油开发中的应用前景 |
| 1.4 本文的研究方法与研究内容 |
| 第二章 格子玻尔兹曼方法简介 |
| 2.1 LBM的发展 |
| 2.2 格子玻尔兹曼方法的基本思想 |
| 2.2.1 从Boltzmann 方程到格子Boltzmann 方程 |
| 2.2.2 常见格子速度模型 |
| 2.3 多相流格子玻尔兹曼方法 |
| 2.4 Shan-Chen(SC)伪势格子玻尔兹曼方法 |
| 2.4.1 Shan-Chen D3Q15 模型简介 |
| 2.4.2 流体与流体间相互作用力——内聚力 |
| 2.4.3 流体与固体间相互作用力——粘附力 |
| 2.4.4 流体受到的外场力——重力、电场力等 |
| 2.4.5 流体受到的合力 |
| 2.5 LBM边界条件 |
| 2.5.1 周期性边界处理格式 |
| 2.5.2 压力边界条件处理格式 |
| 2.5.3 速度边界条件处理格式 |
| 2.6 单位转化 |
| 第三章 油水两相在有序纳米多孔介质中运移机理的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 结果与讨论 |
| 3.2.1 润湿性的定量表征 |
| 3.2.2 多孔介质模型的构建 |
| 3.2.3 润湿性对油水两相在多孔介质中运移的影响 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 油水混合物在无序纳米多孔介质中运移机理的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 模型构建与模拟 |
| 4.2.1 算法验证 |
| 4.2.2 模型构建 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 含水饱和度、润湿性对油水平衡分布的影响 |
| 4.3.2 压力、润湿性对水驱油驱替过程的影响 |
| 4.3.3 压力、润湿性对水驱油流速及滑移长度的影响 |
| 4.3.4 外力大小和润湿性对相对渗透率的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 油水两相在三维数字岩心中运移机理的研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 模型构建与模拟 |
| 5.2.1 算法验证 |
| 5.2.2 模型构建 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 三维润湿性定量表征及复杂润湿性实现 |
| 5.3.2 压力对复杂润湿纳米多孔介质驱替过程的影响 |
| 5.3.3 孔隙度对复杂润湿纳米多孔介质驱替过程的影响 |
| 5.3.4 页岩中各成分对油水两相平衡分布的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的学术成果 |
| 致谢 |
（8）V型波纹多通道太阳能平板集热器的光热特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.1.1 能源形势与可持续发展 |
| 1.1.2 太阳能资源与发展现状 |
| 1.2 太阳能平板集热器研究现状 |
| 1.2.1 太阳能平板集热器热性能优化技术 |
| 1.2.2 太阳能平板集热器防过热技术 |
| 1.2.3 光学模型 |
| 1.2.4 热学模型 |
| 1.3 问题的提出 |
| 1.4 研究内容与组织结构 |
| 第2章 新型蒙特卡罗光学模拟算法研究 |
| 2.1 玻璃-金属管抛物槽集热器光学模型建立 |
| 2.2 计算结果影响因素分析 |
| 2.2.1 随机数生成方式对计算结果的影响 |
| 2.2.2 运行次数和光线数对计算结果的影响 |
| 2.2.3 网格数对计算结果的影响 |
| 2.2.4 随机数生成次数对计算结果的影响 |
| 2.3 新型蒙特卡罗光学模拟算法的提出 |
| 2.4 新型蒙特卡罗光学模拟算法的应用 |
| 2.4.1 采用腔式吸热器的抛物槽集热器 |
| 2.4.2 采用玻璃-金属管的复合抛物面集热器 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 V型波纹多通道太阳能平板集热器的提出及其光学性能分析 |
| 3.1 V型波纹多通道太阳能平板集热器的提出 |
| 3.1.1 集热器结构和工作原理 |
| 3.1.2 活动盖板结构和工作原理 |
| 3.2 V型波纹多通道太阳能平板集热器光学性能理论分析 |
| 3.3 V型波纹多通道太阳能平板集热器光学模型建立 |
| 3.3.1 模型假设和简化 |
| 3.3.2 集热面上太阳入射角计算 |
| 3.3.3 集热器内太阳光线传播过程 |
| 3.3.4 光学模拟计算流程 |
| 3.4 光学模拟结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 V型波纹多通道太阳能平板集热器稳态传热模型 |
| 4.1 集总参数稳态传热模型 |
| 4.1.1 模型假设和简化 |
| 4.1.2 控制方程 |
| 4.1.3 单值性条件 |
| 4.1.4 模型求解 |
| 4.2 三维稳态传热模型 |
| 4.2.1 网格划分 |
| 4.2.2 模型参数 |
| 4.2.3 单值性条件 |
| 4.2.4 模型求解 |
| 4.3 稳态传热模型的实验验证 |
| 4.3.1 实验装置 |
| 4.3.2 实验条件与程序 |
| 4.3.3 实验结果 |
| 4.3.4 实验与模拟结果对比 |
| 4.4 运行和环境参数对集热器性能的影响 |
| 4.4.1 评价指标 |
| 4.4.2 运行和环境参数对集热器热性能的影响 |
| 4.4.3 运行参数对集热器压降、泵功和?效率的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 V型波纹多通道太阳能平板集热器动态热性能预测模型 |
| 5.1 动态测试模型 |
| 5.1.1 准动态测试模型(QDTM) |
| 5.1.2 传递函数模型(ITFM) |
| 5.2 动态传热模型(DHTM) |
| 5.2.1 模型假设和简化 |
| 5.2.2 控制方程 |
| 5.2.3 单值性条件 |
| 5.2.4 模型求解 |
| 5.3 动态热性能预测模型的实验验证 |
| 5.3.1 实验条件与程序 |
| 5.3.2 实验结果与动态测试模型系数的确定 |
| 5.3.3 实验与模拟结果对比 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 V型波纹多通道太阳能平板集热器优化及全年运行分析 |
| 6.1 结构和物性参数对集热器热性能的影响 |
| 6.1.1 透明盖板透射率和吸热体吸收率 |
| 6.1.2 透明盖板和吸热体发射率 |
| 6.1.3 保温材料导热系数和厚度 |
| 6.1.4 V型槽尺寸 |
| 6.1.5 吸热体尺寸 |
| 6.1.6 空气夹层厚度 |
| 6.2 V型波纹多通道太阳能平板集热器热性能的优化 |
| 6.2.1 交互作用判断 |
| 6.2.2 正交分析 |
| 6.2.3 灰色关联分析 |
| 6.3 活动盖板物性参数对集热器热性能的影响 |
| 6.3.1 气象参数和集热器运行工况的选取 |
| 6.3.2 夏季正常集热工况 |
| 6.3.3 夏季过热工况 |
| 6.3.4 冬季正常集热工况 |
| 6.4 V型波纹多通道太阳能平板集热器全年运行分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 本文研究总结 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 后续研究展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（9）微小尺度下气体流动与换热的格子Boltzmann模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 不同尺度下流体系统的描述 |
| 1.4 流体运动的数值方法 |
| 1.5 本文的主要工作 |
| 2 格子Boltzmann方法的理论及边界处理 |
| 2.1 格子Boltzmann方法的发展历程 |
| 2.1.1 格子气动机 |
| 2.1.2 从格子气动机到格子Boltzmann方程 |
| 2.1.3 LBGK模型 |
| 2.2 边界条件 |
| 2.2.1 周期性边界条件 |
| 2.2.2 反弹边界条件 |
| 2.2.3 充分发展边界条件 |
| 2.2.4 非平衡外推边界条件 |
| 2.2.5 非平衡反弹边界条件 |
| 2.2.6 曲边边界条件 |
| 2.3 模拟的步骤 |
| 2.4 单位的转化 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 气体外掠管束的流动与换热模拟 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 气体外掠单管的流动与换热模拟 |
| 3.2.1 无量纲松弛时间的求解 |
| 3.2.2 结果分析与讨论 |
| 3.3 气体外掠管束的流动与换热模拟 |
| 3.3.1 顺排管束的流动与换热模拟 |
| 3.3.2 叉排管束的流动与换热模拟 |
| 3.4 结论 |
| 4 微通道滑移区气体的流动与换热模拟 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 微尺度的格子Boltzmann模拟 |
| 4.2.1 基本格子Boltzmann模型 |
| 4.2.2 松弛时间τ与 Kn数之间的关系式 |
| 4.3 热格子Boltzmann方法边界处理 |
| 4.3.1 速度滑移边界 |
| 4.3.2 温度跳跃边界 |
| 4.4 模型验证 |
| 4.5 结果分析与讨论 |
| 4.5.1 光滑微通道的分析 |
| 4.5.2 粗糙微通道的分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（10）非平衡流与多相流的建模与研究 ——基于离散Boltzmann方法（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 非平衡流研究现状 |
| 1.2.1 非平衡流动分类 |
| 1.2.2 Navier-Stokes滑移修正 |
| 1.2.3 矩方法 |
| 1.2.4 直接求解Boltzmann方程 |
| 1.2.5 基于Boltzmann方程的简化模型 |
| 1.3 多相流研究现状 |
| 1.3.1 多相流模型分类 |
| 1.3.2 动理学多相流模型及应用 |
| 1.4 本文的主要内容 |
| 2 离散Boltzmann方法简介 |
| 2.1 分子动理论与输运系数 |
| 2.1.1 气体分子碰撞模型 |
| 2.1.2 碰撞截面与输运系数 |
| 2.2 Boltzmann方程 |
| 2.3 Chapman-Enskog多尺度展开 |
| 2.3.1 Euler层次的动力学方程组 |
| 2.3.2 NS层次的动力学方程组 |
| 2.3.3 Burnett层次的动力学方程组 |
| 2.4 离散Boltzmann建模思路 |
| 2.4.1 演化方程 |
| 2.4.2 非平衡度量 |
| 2.4.3 无量纲化过程 |
| 2.5 小结 |
| 3 滑移流的离散Boltzmann建模 |
| 3.1 问题介绍 |
| 3.2 模型构建 |
| 3.2.1 Knudsen数的定义 |
| 3.2.2 离散Boltzmann模型 |
| 3.2.3 边界条件 |
| 3.3 模拟结果与分析 |
| 3.3.1 滑移Couette流 |
| 3.3.2 滑移Poiseuille流 |
| 3.4 小结 |
| 4 过渡流的离散Boltzmann建模 |
| 4.1 椭球统计BGK模型介绍 |
| 4.2 Chapman-Enskog多尺度展开 |
| 4.2.1 Euler层次 |
| 4.2.2 NS层次 |
| 4.2.3 Burnett层次 |
| 4.3 基于ES-BGK的离散Boltzmann建模 |
| 4.4 模拟结果与分析 |
| 4.4.1 粘性Sod激波管 |
| 4.4.2 无滑移热Couette流 |
| 4.4.3 前台阶的3Mach激波风洞 |
| 4.4.4 激波结构的非平衡效应 |
| 4.5 分子速度分布函数的恢复 |
| 4.6 小结 |
| 5 基于Shakhov模型的非平衡流建模与研究 |
| 5.1 Shakhov模型介绍 |
| 5.2 Hermite多项式展开 |
| 5.3 基于Shakhov模型的离散Boltzmann建模 |
| 5.4 模拟结果与分析 |
| 5.4.1 比热比和Prandtl数验证 |
| 5.4.2 速度滑移和温度跳变 |
| 5.4.3 壁面非稳态加热问题 |
| 5.4.4 非平衡方腔流 |
| 5.4.5 Kelvin-Helmholtz界面不稳定性 |
| 5.5 小结 |
| 6 多相流模型与分析方法 |
| 6.1 泛函基本理论 |
| 6.1.1 泛函的导数 |
| 6.1.2 泛函导数的几个重要关系 |
| 6.2 范德瓦耳斯理论 |
| 6.2.1 非理想气体状态方程 |
| 6.2.2 考虑密度梯度贡献的广义热力学量 |
| 6.2.3 表面张力效应 |
| 6.3 多相流的离散Boltzmann方法 |
| 6.3.1 多相流DBM |
| 6.3.2 模型验证 |
| 6.3.3 熵产生速率与非平衡量的关系 |
| 6.4 复杂物理场分析方法 |
| 6.4.1 流变学描述 |
| 6.4.2 形态学分析 |
| 6.5 小结 |
| 7 相分离过程中的熵产生特性研究 |
| 7.1 等温与非等温相分离特性对比研究 |
| 7.2 热流在热相分离过程中的作用 |
| 7.2.1 不同热传导系数情形的热相分离 |
| 7.2.2 热流对SD阶段和熵产生速率的影响 |
| 7.2.3 热流对熵产生量的影响 |
| 7.3 粘性在热相分离过程中的作用 |
| 7.3.1 不同粘性系数情形的热相分离 |
| 7.3.2 粘性对SD阶段和熵产生速率的影响 |
| 7.3.3 粘性对熵产生量的影响 |
| 7.4 表面张力在热相分离过程中的作用 |
| 7.4.1 不同表面张力系数情形的热相分离 |
| 7.4.2 表面张力对SD阶段和熵产生速率的影响 |
| 7.4.3 表面张力对熵产生量的影响 |
| 7.5 两种熵产生机制之间的竞争与协同 |
| 7.5.1 熵产生速率方面的表现 |
| 7.5.2 熵产生量方面的表现 |
| 7.6 小结 |
| 8 总结与展望 |
| 8.1 全文总结 |
| 8.2 创新点 |
| 8.3 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
四、直接模拟蒙特卡罗方法在微通道流动模拟中的应用（论文参考文献）
- [1]界面体系水滑移及凝胶粘合的分子动力学模拟研究[D]. 周健壮. 华东理工大学, 2021(08)
- [2]热流逸真空泵的流导分析及此类泵在真空预冷机的应用[D]. 邢鹏浩. 广西大学, 2020
- [3]强瞬态条件下核热推进反应堆核热耦合模型开发及其应用[D]. 焦守华. 上海交通大学, 2020(01)
- [4]裂隙型多孔介质粗糙度和渗流特性的分形研究[D]. 陈骥. 昆明理工大学, 2020(05)
- [5]基于LBM的致密气藏微尺度渗流研究[D]. 霍兴辉. 中国矿业大学, 2020(01)
- [6]微通道磁泳系统中磁性微粒的动态特性和分离行为研究[D]. 王桢. 华中科技大学, 2019(01)
- [7]油水两相在纳米多孔介质中运移的机理研究[D]. 何大亮. 中国石油大学(华东), 2019(09)
- [8]V型波纹多通道太阳能平板集热器的光热特性研究[D]. 范满. 天津大学, 2019(06)
- [9]微小尺度下气体流动与换热的格子Boltzmann模拟[D]. 周畅. 大连理工大学, 2019(02)
- [10]非平衡流与多相流的建模与研究 ——基于离散Boltzmann方法[D]. 张玉东. 南京理工大学, 2019(01)