×

受限圆柱腔内盖驱动旋流的格子Boltzmann模拟。 (英语) Zbl 1194.76227号

小结:利用格子Boltzmann方程(LBE)方法研究了受限圆柱腔内的盖驱动旋转流。在不同的纵横比和雷诺数下,对稳定的三维流动进行了检查。使用多重松弛时间方法进行LBE模拟。将LBE模拟结果与Navier-Stokes方程有限体积解的结果以及公布的实验数据进行了比较。给出了两个纵横比为1.5和2.5,三个雷诺数分别为990、1010和1290的圆柱形空腔的数值结果。确定了长宽比和雷诺数对中央再循环气泡的尺寸、位置和破裂的影响,以及腔内的流型。研究了流动的详细拓扑特征,如:(1)涡沿轴的结构和破裂,(2)涡度的方位分量,以及(3)绕轴流动的环流强度,并与以前的实验和理论结果进行了比较。LBE模拟的预测结果与实验和理论一致。稳态结果表明,破裂气泡的出现与Escudier的状态图一致。一个区域周围的涡破裂可能以该区域附近方位涡度符号的变化为特征。对旋涡破裂时的角动量特性进行了研究。利用模拟获得的数值数据验证了涡破裂发生的理论判据。

MSC公司:

76米28 粒子法和晶格气体法
76U05型 旋转流体的一般理论
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: DOI程序

参考文献:

[1] 陈,S。;Doolen,G.D.,流体流动的格子Boltzmann方法,《流体力学年鉴》,30,329(1998)·Zbl 1398.76180号
[2] Qian,Y.H。;d’Humières,d。;Lallemand,P.,Navier-Stokes方程的格子BGK模型,Europhys Lett,17,6,479(1992)·Zbl 1116.76419号
[3] Wolf-Gladrow,D.A.,《格子格子自动机和格子Boltzmann模型:简介》。格-加斯细胞自动机和格-玻尔兹曼模型:简介,数学课堂讲稿(2000),施普林格·Zbl 0999.82054号
[4] Succi,S.,《流体动力学及其后的晶格Boltzmann方程》(2001),牛津大学出版社:牛津大学出版社·Zbl 0990.76001号
[5] Yu,D。;梅,R。;Luo,L.S。;Shyy,W.,用格子Boltzmann方程方法进行粘性流计算,《航空科学计划》,39,329(2003)
[6] Vogel,H.U.,Experimentelle Ergebnisseüber die laminare Strömung in einem zylindrischen Gehäuse mit darin rotierender Scheibe,Max-Planck-Institute für Strömungsforschung,Götingen,6,1(1968)
[7] Ronnenberg B.Ein在Vergleichstrahlverfahren的三个组件中进行了调整,并在rückströmblase中对Untersuchungen进行了调整。1977年10月20日,哥廷根,Max-Planck-Institut für Strömungsforschung。;Ronnenberg B.Ein selbstjusterendes 3-Komponenten-Laser-doppleranemometer nach dem Vergleichstrahlverfahren,angewandt für Untersuchungen in einer staioären zylindersymmetrichen Drehströmung mit einer rückströmblase。马克斯·普朗克Strömungsforschung研究所,哥廷根,Ber.20/1977。
[8] Escudier,M.P.,《旋转端壁在圆柱形容器中产生的流动观察》,实验流体,2189(1984)
[9] 斯波恩,A。;莫里,M。;Hopfinger,E.J.,《底部旋转的开口中旋涡破裂的观测》,实验流体,14,70(1993)
[10] 霍里根,K。;格雷厄姆,L.J.W。;汤普森,M.C.,轴对称旋转流前涡破裂区的螺旋条纹,《物理流体》,73126(1995)
[11] Steven JL,Celik ZZ,Cantwell BJ,Lopez JM。圆柱形旋流中旋涡破裂的实验研究。斯坦福大学航空航天系航空与声学联合研究所,1996年;代表JIAA TR 117。;Steven JL,Celik ZZ,Cantwell BJ,Lopez JM。圆柱形旋流中旋涡破裂的实验研究。斯坦福大学航空航天系航空与声学联合研究所,1996年;代表JIAA TR 117。
[12] 藤村,K。;Koyama,H.S。;Hyun,J.M.,《带旋转盖的气缸中的时间依赖性涡破裂》,美国机械工程师协会:流体工程杂志,119,450(1997)
[13] 斯波恩,A。;莫里,M。;Hopfinger,E.J.,《旋转圆盘产生的受限流动中旋涡破裂的实验》,《流体力学杂志》,370,73(1998)·Zbl 0925.76018号
[14] 藤村,K。;Yoshizawa,H。;岩手,R。;Koyama,H.S.,封闭圆柱体中旋涡破裂的速度测量,流体工程杂志,123,604(2001)
[15] Lugt,H.J。;Abboud,M.,《带旋转盖的容器中有无温度影响的轴对称涡破裂》,《流体力学杂志》,179179(1987)·Zbl 0622.76121号
[16] Lugt,H.J。;Haussling,H.J.,《旋转储罐中流动再循环的发展》,《机械学报》,第18期,第255页(1973年)·Zbl 0269.76070号
[17] Pao,H.P.,受限圆柱流的数值计算,Tran ASME:应用力学杂志,37,480(1970)
[18] Dijkstra,D。;van Heijst,G.J.F.,《圆柱体封闭的两个有限旋转圆盘之间的流动》,《流体力学杂志》,128,123(1983)·Zbl 0518.76024号
[19] Lopez,J.M.,轴对称涡旋破裂。第1部分。受限旋流,流体力学杂志,221533(1990)·Zbl 0715.76096号
[20] 布朗,G.L。;Lopez,J.M.,《轴对称涡破裂》。第2部分。物理机制,流体力学杂志,221553(1990)·兹比尔0715.76097
[21] Watson,J.P。;Neitzal,G.P.,涡破裂准则的数值评估,《物理流体》,8,11,3063(1996)·Zbl 1027.76529号
[22] 洛佩兹,J.M。;Perry,A.D.,《轴对称涡破裂》。第3部分。周期流和混沌平流的发生,流体力学杂志,234449(1992)·Zbl 0754.76027号
[23] 瑟伦森,J.N。;Christensen,E.A.,《封闭圆柱体中旋转流体流动的直接数值模拟》,《物理流体》,7,4,764(1995)·Zbl 1032.76644号
[24] 瑟伦森JN。封闭气缸内旋转流体流动的可视化。代表AFM 92-06,丹麦技术大学流体力学系。;瑟伦森JN。封闭气缸内旋转流体流动的可视化。代表AFM 92-06,丹麦技术大学流体力学系。
[25] Gelfgat,A.Y。;Bar-Yoseph,J.M。;Solan,A.,有无涡破裂的受限旋流稳定性,《流体力学杂志》,311,1(1996)·Zbl 0875.76442号
[26] Sotiropoulos,F。;Ventikos,Y.,《涡破裂受限旋流的三维结构》,《流体力学杂志》,426155(2001)·Zbl 0979.76018号
[27] 塞雷,E。;Bontoux,P.,《三维旋流中的涡破裂》,《流体力学杂志》,459347(2002)·Zbl 1009.76021号
[28] 布莱克本,H.M。;Lopez,J.M.,由旋转端壁驱动的圆柱体中流动的对称破缺,《物理流体》,12,11,2698(2000)·Zbl 1184.76061号
[29] Yu Gelfgat,A。;Bar-Yoseph,P.Z。;Solan,A.,旋转盖-圆柱体封闭体内轴对称流动的三维不稳定性,《流体力学杂志》,438363(2001)·Zbl 1015.76026号
[30] d’Humières d.广义晶格玻尔兹曼方程。在Shizgal BD,Weaver DP。编辑。稀有气体动力学:理论和模拟。1992年航天员计划;159:第450页。;d’Humières d.广义晶格玻尔兹曼方程。在Shizgal BD,Weaver DP。编辑。稀薄气体动力学:理论和模拟。Prog Aeronaut Astronaut 1992年;159:第450页。
[31] d’Humières,d。;金兹堡,I。;Krafczyk,M。;Lallemand,P。;Luo,L.S.,三维多重松弛时间晶格Boltzmann模型,Phil Trans R Soc Lond A,360437(2002)·兹比尔1001.76081
[32] 帕蒂尔,D.V。;拉克什米沙,K.N。;Rogg,B.,Lattice Boltzmann对深腔中激光驱动流动的模拟,计算流体,35,1116(2006)·Zbl 1177.76324号
[33] Lallemand,P。;Luo,L.S.,《晶格玻尔兹曼方法理论:二维和三维的声学和热特性》,《物理评论E》,68,036706(2003)
[34] Lallemand,P。;Luo,L.S.,《晶格玻尔兹曼方法理论:色散、耗散、各向同性、伽利略不变性和稳定性》,《物理学评论E》,61,6546(2000)
[35] 郭,Z。;郑,C。;Shi,B.,格子Boltzmann方法中边界条件的外推方法,《物理流体》,2007年6月14日(2002年)·Zbl 1185.76156号
[36] 牛,X.D。;舒,C。;Chew,Y.T.,用于模拟两个同心圆柱体之间Taylor-Couette流动的轴对称晶格Boltzmann模型,《国际现代物理学杂志》C,14,6,785(2003)·Zbl 1081.76586号
[37] Boersma,B.J。;Brethouwer,G。;Nieuwstadt,F.T.M.,流入条件对圆形射流自相似区域影响的数值研究,《物理流体》,10,4,899(1998)
[38] 阿托利,A.M。;Hoekstra,A.G。;Sloot,P.M.A.,格子Boltzmann-BGK方法的三维脉动流,国际现代物理杂志C,131119(2002)·Zbl 1053.76521号
[39] Majda AJ,Bertozzi AL.涡度和不可压缩流。剑桥:2002。;Majda AJ,Bertozzi AL.涡度和不可压缩流。剑桥:2002年·Zbl 0983.76001号
[40] 香港莫法特。;Tsinober,A.,层流和湍流中的螺旋度,《流体力学年鉴》,24281(1992)·Zbl 0751.76018号
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。