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用格子Boltzmann方法数值模拟三维空化现象

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张新明, 周超英, Islam Shams, 刘家琦. 2009: 用格子Boltzmann方法数值模拟三维空化现象, 物理学报, 58(12): 8406-8414. doi: 10.3321/j.issn:1000-3290.2009.12.045
引用本文: 张新明, 周超英, Islam Shams, 刘家琦. 2009: 用格子Boltzmann方法数值模拟三维空化现象, 物理学报, 58(12): 8406-8414. doi: 10.3321/j.issn:1000-3290.2009.12.045
shu
Zhang Xin-Ming, Zhou Chao-Ying, Islam Shams, Liu Jia-Qi. 2009: Three-dimensional cavitation simulation using lattice Boltzmann method, Acta Physica Sinica, 58(12): 8406-8414. doi: 10.3321/j.issn:1000-3290.2009.12.045
Citation: Zhang Xin-Ming, Zhou Chao-Ying, Islam Shams, Liu Jia-Qi. 2009: Three-dimensional cavitation simulation using lattice Boltzmann method, Acta Physica Sinica, 58(12): 8406-8414. doi: 10.3321/j.issn:1000-3290.2009.12.045
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用格子Boltzmann方法数值模拟三维空化现象

  • 哈尔滨工业大学深圳研究生院,深圳,518055

  • 哈尔滨工业大学数学系,哈尔滨,150001

Three-dimensional cavitation simulation using lattice Boltzmann method

  • 摘要: 空化是一种微观、瞬时、随机、多相的复杂现象,其过程中所产生的极端条件以及伴随的一系列空化效应,将对液流系统产生破坏性和建设性两方面的作用.采用基于Shan-Chen模型的单组分多相流格子Boltzmann方法对水体中的三维空化现象进行了数值模拟,研究了低压下水体中气核半径与空化现象的相互关系,成功再现了低压下水体中微小气核发展成气泡的过程,并进一步研究了水体依次流经低压区、高压区时空化产生、发展、溃灭的全过程.数值模拟结果和理论预测结果符合良好.
    Abstract: The cavitation is a complex phenomenon which is microcosmic, transient, stochastic and multiphased. The extreme condition and related cavitation effects which the collapsed cavities generate will affect the liquid-vapor system greatly. In this article, we accurately simulate heterogeneous cavitation in liquid system with single component multiphase lattice Boltzmann model and successfully reproduce the complete cavitation process of a bubble: inception, growth and collapse. The relationship between the radius of bubble seed and cavitation for a specified tension has been investigated by lattice Boltzmann method simulations. The simulations show excellent agreement with energy considerations based on interface formation and bubble expansion.
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出版历程
  • 刊出日期:  2009-12-30

用格子Boltzmann方法数值模拟三维空化现象

  • 哈尔滨工业大学深圳研究生院,深圳,518055
  • 哈尔滨工业大学数学系,哈尔滨,150001

摘要: 空化是一种微观、瞬时、随机、多相的复杂现象,其过程中所产生的极端条件以及伴随的一系列空化效应,将对液流系统产生破坏性和建设性两方面的作用.采用基于Shan-Chen模型的单组分多相流格子Boltzmann方法对水体中的三维空化现象进行了数值模拟,研究了低压下水体中气核半径与空化现象的相互关系,成功再现了低压下水体中微小气核发展成气泡的过程,并进一步研究了水体依次流经低压区、高压区时空化产生、发展、溃灭的全过程.数值模拟结果和理论预测结果符合良好.

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