【摘 要】
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本文采用Guo等人提出的热格子Boltzmann方法(thermal lattice Boltzmann equation (TLBE))模拟了非等温流体中恒温单颗粒的沉降.与其他TLBE相比,此方法具有清晰的物理背
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本文采用Guo等人提出的热格子Boltzmann方法(thermal lattice Boltzmann equation (TLBE))模拟了非等温流体中恒温单颗粒的沉降.与其他TLBE相比,此方法具有清晰的物理背景,结构简单,适用性强,尤其适用于计算黏性耗散与可压缩功.为了验证程序的正确性,我们首先模拟了位于方腔偏心位置具有恒定温度的圆柱体产生的自然对流.两边墙的局部Nusselt数与Demirdzic等人的计算结果吻合地很好.进一步地,我们研究了恒温单颗粒在非等温流场中的自由沉降.我们计算了6中不同的Grasholf数,分别为100,564,1 000,2000,2500,4500.模拟结果表明,Grasholf数(Gr)对颗粒的运动有很大的影响,当Gr=100的时候,颗粒沿着管道中心线沉降,尾流涡稳定并且对称；当Gr=564的时候,颗粒尾部出现涡脱落,颗粒沿着中心线有规则振荡；当Gr=1 000或者Gr=2000的时候,颗粒平衡位置偏离中心线,靠近一侧的墙壁,没有尾涡脱落,处于稳定态；当Gr=2 500时,颗粒再次处于中心线的平衡位置,依旧没有尾涡脱落；当Gr=4500时处于此范围的颗粒沿着中心线振荡,出现尾涡脱落.
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