高瑞利数三维热对流流动的格子 Boltzmann 模拟

Ao Xu; Le Shi; Heng-Dong Xi

doi:10.1016/j.ijheatmasstransfer.2019.06.002

高瑞利数三维热对流流动的格子 Boltzmann 模拟

流体动力学 2020-08-05 v2 计算物理

作者: Ao Xu , Le Shi , Heng-Dong Xi

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摘要

我们给出利用热格子Boltzmann(LB)方法对立方腔内高瑞利数三维热对流流动的数值模拟。该热LB模型基于双分布函数方法，由一个用于Navier-Stokes方程以模拟流动的D3Q19模型和一个用于对流-扩散方程以模拟传热的D3Q7模型组成。调整松弛参数以实现热LB模型中四阶误差项的各向同性。考虑了两类热对流流动：其一为侧加热对流腔中的层流热对流，由一侧垂直壁加热、另一侧垂直壁冷却；其二为Rayleigh-B\'enard对流腔中的湍流热对流，由底部加热、顶部冷却。在侧加热对流腔中，于瑞利数 $10^6$ 与 $10^7$ 、普朗特数0.71下给出了流体力学量与努塞尔数的稳态结果，其中网格尺寸最大达 $257^3$ ；在Rayleigh-B\'enard对流腔中，于瑞利数 $10^6$ 、 $3\times 10^6$ 与 $10^7$ 、普朗特数0.7与7下给出了雷诺数与努塞尔数以及动能与热能耗散率的统计平均结果，其中热边界层内节点约8个。与现有其他方法获得的基准数据相比，本LB模型能给出一致结果。

关键词

格子Boltzmann方法热对流瑞利数 Rayleigh-Bénard对流努塞尔数湍流

引用

@article{arxiv.1903.08882,
  title  = {Lattice Boltzmann simulations of three-dimensional thermal convective flows at high Rayleigh number},
  author = {Ao Xu and Le Shi and Heng-Dong Xi},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1903.08882},
  year   = {2020}
}

备注

33 pages, 8 figures

高瑞利数三维热对流流动的格子 Boltzmann 模拟

摘要

关键词

引用

备注

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