利用格子 Boltzmann 方法数值预测三维四向编织复合材料的有效热导率
计算物理
2015-03-31 v1 材料科学
摘要
本文采用具有非对角碰撞矩阵的多松弛时间格子 Boltzmann 模型，预测组分各向异性的各向异性非均匀材料的有效热导率。采用半格子分割方案处理内部边界，以保证界面处的热流连续性。通过与基准结果和现有模拟数据的对比，确认了该模型的准确性。随后，采用该方法数值预测了三维 (3D) 四向编织复合材料的横向和纵向有效热导率。开展了基于 Hot Disk 方法的相关实验以测量其横向和纵向有效热导率，预测数据与实验数据吻合良好。接着研究了纤维体积分数和内部编织角对 3D 四向编织复合材料有效热导率的影响。结果表明，较大的纤维体积分数导致沿横向和纵向的有效热导率增大；较大的内部编织角带来较大的横向热导率，但纵向热导率较小。研究还表明，对于各向异性材料，周期性边界条件不同于绝热边界条件，且对于周期性微结构单元胞应采用周期性边界条件。
引用
@article{arxiv.1503.08718,
title = {Numerical Predictions of Effective Thermal Conductivities for Three-dimensional Four-directional Braided Composites Using the Lattice Boltzmann Method},
author = {Wen-Zhen Fang and Jian-Jun Gou and Hu Zhang and Li Chen and Wen-Quan Tao},
journal= {arXiv preprint arXiv:1503.08718},
year = {2015}
}