×
陈，李;何亚玲;康、秦军;陶文泉

多尺度多物理化学过程的有限体积和格子Boltzmann方法相结合的耦合数值方法。 （英语） Zbl 1349.76667号

J.计算。物理学。 255, 83-105 (2013).
总结：开发了一种空间上结合有限体积法（FVM）和格子Boltzmann法（LBM）的耦合（混合）模拟策略，称为CFVLBM，用于模拟多尺度多物理化学耦合过程。在CFVLBM中，多尺度问题的计算域被划分为两个子域，即开放的自由流体区域和充满多孔材料的区域。FVM和LBM分别用于这两个区域，在两个子域之间的接口上交换信息。提出了一种广义重构算子（RO），从相应的宏观标量导出LBM中的分布函数，其控制方程服从对流扩散方程。CFVLBM和RO在几个典型的物理化学问题中进行了验证，然后应用于模拟壁挂式微型反应器中复杂的多尺度耦合流体流动、传热、传质和化学反应。探讨并讨论了FVM和LBM区域之间的最大网格尺寸比。

引用于2文件

MSC公司：

76米28 粒子法和晶格气体法
76个M12 有限体积法在流体力学问题中的应用
6500万08 含偏微分方程初值和初边值问题的有限体积法
80A32型 化学反应流
82C20个 含时统计力学中的动态晶格系统（动力学伊辛等）和图上系统
92E20型 化学中的经典流动、反应等

关键词：

多尺度仿真;晶格玻尔兹曼方法;有限体积法;耦合（混合）;多物理化学过程;重构算子
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{L.Chen}等人，J.Compute。物理学。255，83-105（2013；Zbl 1349.76667）
全文： 内政部

参考文献：

[1] E.渭南。；Engquist，B.，多尺度建模与计算，美国数学学会通告，501062-1070（2005）·Zbl 1032.65013号
[2] 胡，G。；Li，D.，微流体和纳米流体中的多尺度现象，化学工程科学，623443-3454（2007）
[3] Pauchet，J。；普拉特，M。；肖特，P。；Kuttanikkad，S.P.，《气体扩散层疏水性损失导致的质子交换膜燃料电池性能损失：结合孔隙网络和性能建模的多尺度方法分析》，《国际氢能杂志》，371628-1641（2012）
[4] Chen，L。；卢安，H.-B。；何，Y.-L。；Tao，W.-Q.，具有交叉指状流场的质子交换膜燃料电池气体扩散层中的孔尺度流动和质量传输，国际热科学杂志，51，132-144（2012）
[5] 何，Y.-L。；陶文清，《传热和流体流动问题的多尺度模拟》，《传热杂志》，134031018（2012）
[6] 陶文清。；He，Y.L.，传热和流体流动问题多尺度模拟的最新进展，计算流体动力学进展，9，150-157（2009）
[7] 陶，W.Q。；最小电流。；Liu，X.L。；何永乐。；尹，B.H。；姜伟，PEM燃料电池仿真模型验证的参数敏感性检验与讨论：第一部分，建模研究与模型开发的现状，《电源杂志》，160，359-373（2006）
[8] 聂庆华。；Joshi，Y.，热电冷却电子柜的多尺度热建模方法，数值传热。A部分，应用，53，225-248（2008）
[9] Samadiani，E。；Joshi，Y.，多尺度对流系统中的多参数模型简化，《国际传热传质杂志》，532193-2205（2010）·Zbl 1190.80029号
[10] 梅因，P。；Mahesh，K.，《直接数值模拟：湍流研究中的一种工具》，《流体力学年度评论》，30539-578（1998）·兹比尔1398.76073
[11] 聂晓波。；Chen，S.Y。；E、 W.N。；Robbins，M.O.，微流体和纳米流体流动的连续介质和分子动力学混合方法，流体力学杂志，500，55-64（2004）·Zbl 1059.76060号
[12] 阿尔伯克基，P。；Alemani，D。；肖伯德，B。；Leone，P.，耦合格子Boltzmann和有限差分格式，（计算科学，计算科学，ICCS 2004（2004），Springer:Springer-Blinl/Heidelberg），540-547·Zbl 1107.65072号
[13] Wu，J.S。；Lian，Y.Y。；Cheng，G。；Koomullil，R.P。；Tseng，K.C.，使用非结构化网格的耦合DSMC-NS方案的开发和验证，计算物理杂志，219579-607（2006）·Zbl 1189.76395号
[14] Dupuis，A。；Kotsalis，E.M。；Koumoutsakos，P.，稠密流体的耦合晶格玻尔兹曼和分子动力学模型，《物理评论》E，75046704（2007）
[15] Leemput，P.V.公司。；Vandekerckhove，C。；万罗斯，W。；Roose，D.，反应扩散系统的混合晶格Boltzmann/有限差分格式的精度，多尺度建模与仿真，6838-857（2007）·Zbl 1151.76559号
[16] Kwon，Y.W。；Hosoglu，S.，格子Boltzmann方法、有限元方法和细胞自动机的应用及其与波传播问题的耦合，计算机与结构，86，663-670（2008）
[17] 孙，Z.X。；李振英。；何，Y.-L。；Tao，W.-Q.，非结构化网格微喷嘴的耦合固体（FVM）-流体（DSMC）模拟，微流体与纳米流体，7621-631（2009）
[18] 卢安，H.B。；Xu，H。；Chen，L。；Sun，D.L。；Tao，W.Q.，格子Boltzmann方法和有限型宏观数值方法之间耦合的数值说明，数值传热。B部分，基础，57，147-171（2010）
[19] Sun，J。；何，Y.-L。；Tao，W.-Q.，使用分子动力学-混合模拟方法对微/纳米通道流动和热边界的尺度效应，国际工程数值方法杂志，81，207-228（2010）·Zbl 1183.76822号
[20] Christensen，A。；Graham，S.，晶体半导体材料中声子输运的多尺度晶格Boltzmann模型，数值传热。B部分，基础，57，89-109（2010）
[21] Luan，H.B。；Xu，H。；Chen，L。；Sun，D.L。；何永乐。；Tao，W.Q.，复杂几何体周围流体流动的FVM和LBM耦合方案评估，国际传热传质杂志，54，1975-1985（2011）·Zbl 1217.76042号
[22] Luan，H.B。；Chen，L。；Feng，Y.-L。；何永乐。；Tao，W.Q.，有限体积法和热晶格Boltzmann方法之间的耦合及其在方腔内自然对流中的应用，流体数值方法国际期刊，70，200-221（2012）·兹比尔1412.65106
[23] Xu，H。；Luan，H.B。；何，Y.-L。；Tao，W.-Q.，格子Boltzmann方法中从宏观变量到介观变量的提升关系：推导、数值评估和耦合计算验证，计算机与流体，54，92-104（2012）·兹比尔1291.76262
[24] 周伟杰。；Luan，H.B。；Sun，J。；何永乐。；陶文清，稠密流体流动的分子动力学和晶格玻尔兹曼多尺度模拟，数值传热。B部分，基础，61369-386（2012）
[25] Chen，L。；Feng，Y.-L。；宋，C.-X。；Chen，L。；他，Y.L。；Tao，W.-Q.，通过耦合有限体积法和格子Boltzmann方法对质子交换膜燃料电池进行多尺度建模，国际传热传质杂志，63，268-283（2013）
[26] 阿尔伯克基，P。；Alemani，D。；肖伯德，B。；Leone，P.，扩散方程的混合格子Boltzmann有限差分格式，国际多尺度计算工程杂志，41543-1649（2006）
[27] Latt，J。；肖伯德，B。；Albuquerque，P.，格子Boltzmann流体模型与有限差分Navier-Stokes解算器的空间耦合（2008）
[28] 梅尔，M。；内克尔，T。；Neumann，P.，Navier-Stokes and lattice-Boltzmann on octree like grids in the Peano framework，国际流体数值方法杂志，65，67-86（2011）·Zbl 1427.76188号
[29] Chen，L。；卢安，H。；Feng，Y。；宋，C。；何，Y.-L。；Tao，W.-Q.，有限体积法和格子Boltzmann法之间的耦合及其在质子交换膜燃料电池流体流动和质量传输中的应用，国际传热传质杂志，55，3834-3848（2012）
[30] 陶维清，《数值传热》（2001），西安交通大学出版社：西安交通大学出版
[31] Barakos，G。；Mitsoulis，E.，《方形空腔中的自然对流流动：带壁函数的层流和湍流模型》，《国际工程数值方法杂志》，18695-719（1994）·Zbl 0806.76055号
[32] Chen，L。；曹天福。；李，Z.-H。；何，Y.-L。；Tao，W.-Q.，质子交换膜燃料电池阴极侧液态水分布的数值研究及其对电池性能的影响，国际氢能杂志，37，9155-9170（2012）
[33] 陈，L。；何，Y.-L。；Tao，W.-Q.，气体扩散层表面微观结构对质子交换膜燃料电池微气体通道中水滴动力学行为的影响，国际传热传质杂志，60，252-262（2013）
[34] Chen，L。；卢安，H.-B。；何，Y.-L。；Tao，W.-Q.，质子交换膜燃料电池微气通道中气体扩散层表面粗糙度对液态水传输的影响，数值传热。A部分，应用，62295-318（2012）
[35] Deshmukh，S.R。；Mhadeshwar，A.B。；Vlachos，D.G.，钌上氨分解制氢的微反应器建模，工业与工程化学研究，432986-2999（2004）
[36] 王，M。；Kang，Q.，使用耦合晶格玻尔兹曼方法对微通道中的电动流动进行建模，计算物理杂志，229728-744（2010）·兹比尔1183.82071
[37] Sun，D.L。；Qu，Z.G。；何永乐。；Tao，W.Q.，《不可压缩流体流动和传热问题的高效分离算法-IDEAL（链接方程的内部双重迭代高效算法）》，第一部分：数学公式和求解程序，数值传热。B部分，基础，53，1-17（2008）
[38] Sun，D.L。；Qu，Z.G。；何永乐。；Tao，W.Q.，《不可压缩流体流动和传热问题的高效分离算法-IDEAL（链接方程的内部双重迭代高效算法）第二部分：应用示例，数值传热》。B部分，基础，53，18-38（2008）
[39] 李振英。；Tao，W.Q.，一种新的保稳二阶差分格式，数值传热。B部分，基础，42，349-365（2002）
[40] Chen，S.Y。；Doolen，G.D.，流体流动的格子Boltzmann方法，《流体力学年度评论》，30，329-364（1998）·兹比尔1398.76180
[41] 沙利文，S.P。；萨尼，F.M。；Johns，M.L。；Gladden，L.F.，使用格子Boltzmann方法模拟填充床反应器，化学工程科学，603405-3418（2005）
[42] Noble，D.R.，Lattice Boltzmann对大型随机填充床中稳定层间流中间隙流体动力学和弥散的研究（1997），伊利诺伊大学香槟分校：伊利诺伊州立大学香槟大学，博士论文
[43] Huber，C。；Parmigiani，A。；肖伯德，B。；曼加，M。；Bachmann，O.，《自然对流熔化的格子Boltzmann模型》，《国际热和流体流动杂志》，291469-1480（2008）
[44] 陈，S。；托尔克，J。；盖勒，S。；Krafczyk，M.，不可压缩轴对称流的格子Boltzmann模型，《物理评论》E，78046703（2008）
[45] 康（Kang，Q.）。；利希特纳，P.C。；Zhang，D.，多孔介质中孔隙尺度多组分反应迁移的改进格子Boltzmann模型，水资源研究，43，W12S14（2007）
[46] 黄，H.-B。；吕晓云。；Sukop，M.C.，对流扩散方程与Navier-Stokes方程耦合的格子Boltzmann方法的数值研究，物理杂志a:数学与理论，44055001（2011）·Zbl 1370.76144号
[47] Chen，L。；康（Kang，Q.）。；何，Y.-L。；Tao，W.-Q.，使用晶格玻尔兹曼方法对制氢微反应器中多个物理化学热过程耦合的孔隙尺度模拟，国际氢能杂志，37（2012）
[48] Chen，L。；康（Kang，Q.）。；罗宾逊，B.A。；何，Y.-L。；Tao，W.-Q.，封闭系统中具有相变和溶解-沉淀过程的多相反应迁移的孔隙尺度模型，《物理评论》E，87，043306（2013）
[49] Chen，L。；康（Kang，Q.）。；何，Y.-L。；Tao，W.-Q.，凝胶浓度和材料对沉淀模式形成影响的介观研究，Langmuir，2811745-11754（2012）
[50] Davis，G.D.V.，方腔内空气的自然对流：基准数值解，《流体数值方法国际期刊》，3249-264（1983）·Zbl 0538.76075号
[51] Saitoh，T。；Hirose，K.，方腔内自然对流的高精度基准解，计算力学，4417-427（1989）·Zbl 0691.76087号
[52] Gebharta，B。；Peraa，L.，《由热扩散和质量扩散的浮力效应引起的垂直自然对流的性质》，《国际传热传质杂志》，2025-2050（1971）·Zbl 0223.76060号
[53] Costa，V.A.F.，具有热扩散和质量扩散壁的方形密封室内的双扩散自然对流，《国际热质传递杂志》，40，4061-4071（1997）·Zbl 0930.76084号
[54] Chamkha，A.J。；Al-Naser，H.，具有相反温度和浓度梯度的矩形密封室内的磁流体双扩散对流，《国际传热与传质杂志》，452465-2483（2002）·Zbl 1101.76055号
[55] Teamah，硕士。；El-Maghlany，W.M.，带隔热活动盖的矩形密封室内双扩散混合对流的数值模拟，国际热科学杂志，491625-1638（2010）
[56] 格雷，D.D。；Giorgin，A.，液体和气体的Boussinesq近似的有效性，国际传热传质杂志，19545-551（1976）·兹比尔0328.76066
[57] 郭振林。；Zhao，T.S.，多孔介质中不可压缩流动的格子Boltzmann模型，《物理评论》E，66，036304（2002）
[58] Alazmi，B。；Vafai，K.，多孔介质和流体层之间的流体流动和传热界面条件分析，《国际传热与传质杂志》，441735-1749（2001）·Zbl 1091.76567号
[59] 北弗尔马。；Salem，K。；Mewes，D.，用格子Boltzmann方法模拟多孔吸附剂填充床中的微观和宏观传输，化学工程科学，623685-3698（2007）
[60] Goyeau，B。；Lhuillier，D。；戈宾，D。；Velarde，M.G.，流体-多孔界面的动量输运，国际传热与传质杂志，464071-4081（2003）·Zbl 1065.76606号
[61] 康（Kang，Q.）。；张，D。；Chen，S.，多尺度多孔介质中流动的统一格子Boltzmann方法，《物理评论》E，66，056307（2002）
[62] Chellappa，A.S。；费舍尔，C.M。；Thomson，W.J.，用于PEM燃料电池应用的（Ni-Pt/Al_2 O_3）氨分解动力学，应用催化。A、 概述，227231-240（2002）
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配，可能包含数据转换错误。在某些情况下，zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献，而不要求完整或完全匹配。