| 崔嘉,秦妍,董波,周训,张雅瑾,李维仲.基于相场格子Boltzmann方法的相间传质模拟[J].计算力学学报,2025,42(2):271~277 |
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| 基于相场格子Boltzmann方法的相间传质模拟 |
| Phase-field-based lattice Boltzmann simulation of interphase mass transfer |
| 投稿时间：2023-10-26 修订日期：2023-12-15 |
| DOI：10.7511/jslx20231026001 |
| 中文关键词: 相间传质 两相流 格子玻尔兹曼方法 相场模型 多孔介质 |
| 英文关键词:interphase mass transfer two-phase flow lattice boltzmann method phase field model porous media |
| 基金项目:河南省重点研发与推广专项(科技攻关)(222102220033)资助项目. |
| 作者 | 单位 | E-mail | | 崔嘉 | 大连理工大学 能源与动力学院, 海洋能源利用与节能教育部重点实验室, 大连 116024 | | | 秦妍 | 大连理工大学 能源与动力学院, 海洋能源利用与节能教育部重点实验室, 大连 116024 | | | 董波 | 大连理工大学 能源与动力学院, 海洋能源利用与节能教育部重点实验室, 大连 116024 | bodong@dlut.edu.cn | | 周训 | 河南科技大学 车辆与交通工程学院, 洛阳 471003 | | | 张雅瑾 | 大连理工大学 能源与动力学院, 海洋能源利用与节能教育部重点实验室, 大连 116024 | | | 李维仲 | 大连理工大学 能源与动力学院, 海洋能源利用与节能教育部重点实验室, 大连 116024 | |
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| 中文摘要: |
| 相间传质在科学、工程和技术领域广泛存在。为了研究静态和动态情况下不混溶两相之间的相间传质过程,本文将连续组分传输模型与相场格子玻尔兹曼方法结合,构建了一个适用于模拟具有大密度比两相流系统相间传质过程的格子Boltzmann多相模型。该模型通过在碰撞过程引入源项和相界面处引入传质通量,保证相界面上的通量连续性。随后通过模拟静止相界面传质问题和毛细管驱替与传质过程验证了传质模型的正确性。和现有模型相比,本文提出的模型在模拟相间传质过程中可以保证相界面传质通量具有较高的精度。随后,本文模拟了多孔介质内相间传质过程,并对多孔介质内两相传质通量的变化原因和影响因素进行深入研究。研究结果表明,根据相界面传质通量的变化可以将多孔介质中相间传质过程划分为两个阶段。第一阶段相界面总传质通量随界面处浓度梯度迅速减小;第二阶段的总传质通量曲线与单位相界面速度曲线的变化趋势高度一致。 |
| 英文摘要: |
| Interphase mass transfer is widespread in the fields of science,engineering,and technology.By coupling the continuum species transfer model and the phase-field-based lattice Boltzmann method,a lattice Boltzmann multiphase model is proposed in the current study for investigating interphase mass transfer between immiscible phases in static and dynamic conditions.The model is suitable for modeling the two-phase flow systems with a large density ratio.The mass transfer continuity at the interface is maintained by introducing source terms in the collision process and mass transfer flux at the interface.The mass transfer model is validated through simulations of stationary interphase mass transfer and capillary displacement with mass transfer.Compared with existing models,our model ensures a high level of accuracy in predicting mass transfer flux across phase boundaries in the simulations of interphase mass transfer processes.Then,interphase mass transfer in porous media is studied,and the mass transfer flux variation and its influential factors are analyzed.The results reveal that the interphase mass transfer process within porous media can be divided into two stages according to the variation of mass transfer flux across phase interfaces.In the first stage,the total mass transfer flux across the phase interface rapidly decreases with the concentration gradient at the interface.In the second stage,the trend in the total mass transfer flux curve closely follows the velocity of the unit phase interface. |
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