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用格子Boltzmann方法精确模拟混沌多孔介质的最佳结构,考虑边界条件、晶格间距和畴尺寸。 (英语) Zbl 1370.76143

摘要:混沌多孔介质流场的数值模拟是科学技术领域的一个重要课题。模拟通常在代表性样品上进行,这些样品总结了材料的特性。有几个因素影响结果的准确性。首先,空间分辨率必须足够精细,能够捕捉到最小的几何细节。其次,域尺寸必须足够大,以包含多孔介质的大特征尺度。最后,当没有更现实的选择时,边界条件引起的影响必须被稀释。这种情况下,几何体是通过层析成像获得的,并且周期性边界条件不能用于界定样本,因为它的几何体不是周期性的。通常选择不渗透边界条件来封闭区域,强制质量守恒。因此,流场被过度限制,总压降可能被高估。本文提出了一种新的计算资源消耗优化策略,以保持精度准则的限制。详细研究了区域大小、离散厚度和边界条件扰动对系统性能的影响。本研究从模拟针状莫来石过滤器的混沌多孔壁的程序生成开始。这个过程的一个优点是可以创建周期性的几何图形。周期性允许在相位场和速度分量场之间应用循环交叉相关等先进技术,而不会出现混叠。通过互相关运算得到了大的特征尺度。结果是域大小的阈值较低。其次,我们进行了一个网格无关的研究,以找到网格间距的上限。液固界面的Minkowski-bouligander分形维数证实了这一结果。对于这类问题,已经证明了分形维数是一个很好的替代网格无关研究的候选方法。最后一步是比较应用周期性和对称性作为边界条件的周期几何的结果。以周期性情况为参考,对所得误差进行了分析。分析的解释包括误差强度在空间中的变化以及对称边界条件的限制。

理学硕士:

76平方米28 粒子法和晶格气体法
76S05型 多孔介质中的流动;过滤;渗漏
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全文: 内政部

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