有限体积法与LBM分区耦合模拟方腔自然对流

栾辉宝; 徐辉; 陈黎; 陶文铨

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

有限体积法与LBM分区耦合模拟方腔自然对流

更新时间：2025-05-08

- 有限体积法与LBM分区耦合模拟方腔自然对流
- Coupling of FVM and LBM for Natural Convection in a Square Cavity
- 西安交通大学学报 2011年45卷第5期页码：78-83
- 作者机构：
  
  西安交通大学能源与动力工程学院,西安,710049
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  : 2010-09-07. 作者简介: 栾辉宝(1983-), 男,博士生;陶文铨(联系人), 男,教授, 博士生导师,中国科学院院士.基金项目: 国家自然科学基金重点资助项目(50636050)
- DOI：
  中图分类号： TB13
- 网络首发：2011-05-10，
  
  纸质出版：2011
- 稿件说明：
移动端阅览
栾辉宝, 徐辉, 陈黎, 等. 有限体积法与LBM分区耦合模拟方腔自然对流[J]. 西安交通大学学报, 2011,45(5):78-83.

Coupling of FVM and LBM for Natural Convection in a Square Cavity[J]. 2011, 45(5): 78-83.
栾辉宝, 徐辉, 陈黎, 等. 有限体积法与LBM分区耦合模拟方腔自然对流[J]. 西安交通大学学报, 2011,45(5):78-83. DOI：

Coupling of FVM and LBM for Natural Convection in a Square Cavity[J]. 2011, 45(5): 78-83. DOI：

摘要

在已有的密度分布函数重构算子的基础上

推导出了温度分布函数的重构算子

解决了格子Boltzmann方法(LBM)与有限体积法耦合计算传热问题的关键难题.选二维方腔自然对流对耦合方法进行了考核. 在瑞利数Ra=10

～10

范围内

耦合结果同商业软件FLUENT结果符合得很好

并且各物理量在耦合界面处连续且光滑过渡.通过残差曲线可以看出

耦合模型在密网格以及大瑞利数情况下

数值稳定性要好于单一LBM.

Abstract

On the basis of the existing density distribution function reconstruction operator

the temperature distribution function reconstruction operator was derived to calculate heat transfer by coupling of the lattice Boltzmann method(LBM)and the finite volume method(FVM). The present coupling method was validated by the 2D natural convection flow in a square cavity with various Rayleigh numbers(Ra)from 10

to 10

. The results from the coupling method agree well with those by commercial software FLUENT

and all the physical quantities cross the coupled interface smoothly. According to residual history curves it is likely that the numerical stability of the present method are better than those of the pure LBM at fine grid numbers and high Ra.

关键词

Keywords

references

E Weinan, ENGQUIST B, LI Xiantao, et al. Heterogeneous multiscale methods: a review[J]. Commun Comput Phys, 2007, 44: 367-450.

陶文铨. 传热与流动问题的多尺度数值模拟: 方法与应用[M]. 北京:科学出版社, 2009.

陶文铨. 计算传热学的近代进展[M]. 北京: 科学出版社, 2005.

陶文铨. 数值传热学[M].2版. 西安: 西安交通大学出版社, 2000.

郭照立, 郑楚光, 李青, 等. 流体动力学的格子Boltzmann方法[M]. 武汉: 湖北科学技术出版社, 2002.

何雅玲, 王勇, 李庆. 格子Boltzmann方法的理论及应用[M]. 北京: 科学出版社,2008.

HE Yaling, LI Qing, WANG Yong, et al. Lattice Boltzmann method and its application in engineering thermophysics [J]. Chinese Science Bulletin, 2009, 54(22): 4177-4134.

徐辉, 栾辉宝, 陶文铨. LBM与宏观数值方法界面信息耦合的重构算子 [J]. 西安交通大学学报, 2009, 43(11): 6-10.

XU Hui, LUAN Huibao, TAO Wenquan. A reconstruction operator for interface coupling between LBM and macro-numerical method of finite-family[J]. Journal of Xi'an Jiaotong University, 2009, 43(11): 6-10.

LUAN H B, XU H, CHEN L, et al. Numerical illustrations of the coupling between lattice Boltzmann method and finite-type macro-numerical methods [J]. Numer Heat Transfer: B, 2010, 57: 147-170.

SUN D L, QU Z G, HE Y L, et al. An efficient segregated algorithm for incompressible fluid flow and heat transfer problems-IDEAL(Inner Doubly Iterative Efficient Algorithm for Linked Equations): part I Mathematical formulation and solution procedure [J]. Numer Heat Transfer: B, 2008, 53: 1-17.

童长青, 何雅玲, 王勇, 等. 封闭空腔自然对流的格子-Boltzmann方法动态模拟 [J]. 西安交通大学学报, 2007, 41(1): 32-36.

TONG Changqing, HE Yaling, WANG Yong, et al. Simulation of transient natural convection in square cavity with incompressible thermal lattice-Boltzmann method [J]. Journal of Xi'an Jiaotong University, 2007, 41(1): 32-36.

BARAKOS G, MITSOULIS E. Natural convection flow in a square cavity revisited: laminar and turbulent models with wall function [J]. Int J Numer Method Fluids, 1994, 18: 695-719.

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

LBM与宏观数值方法界面信息耦合的重构算子

流场特性驱动的亚松弛因子自动获取方法

基于图像外形的多尺度相关性检索算法

心算任务中与自主神经有关的头皮脑电活动研究

沸腾过程的格子Boltzmann方法模拟