复杂热对流的耗散粒子动力学研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:woshizzh1713
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耗散粒子动力学(DPD)是一种基于粒子的数值方法,能够模拟介观尺度下复杂流动问题。作为分子动力学(MD)的粗粒化版本,DPD的计算效率更高,因为DPD粒子中包含多个分子或原子。原始DPD模型的一个缺点是在粒子碰撞过程中系统能量不守恒,后来通过给DPD粒子引入能量和温度解决了这个问题。能量守恒的耗散粒子动力学简称为eDPD。到目前为止,eDPD的应用还很有限。作为介观尺度下一种高效的数值模拟技术,必须拓展eDPD模型在复杂对流换热中的应用,这也是我们工作的核心。这里“复杂”有三层含义,分别是:流体性质复杂、流动形式复杂和几何模型复杂。虽然DPD能模拟复杂流动现象,但并不是在以上三个方面均很高效。DPD模型在对复杂流体的模拟上具有先天的优势,但对于另外两个层次(即流动形式复杂、几何模型复杂),需要更多的工作来提高DPD模型的适应性。我们工作的核心是拓展eDPD模型的应用,将其应用于复杂几何模型中的复杂对流换热问题。我们提出了处理不规则几何边界的方案,通过该方案DPD和其他基于粒子的方法均可用于模拟复杂几何模型中的流动问题。该方案甚至可以用于处理无法用方程描述或存在移动边界的几何模型。接着,我们模拟了偏心圆环中的自然对流、强迫对流和混合对流。我们进一步用eDPD模型模拟了存在移动边界的任意复杂双连通域中的混合对流。最后,我们模拟了同心圆环中由强单极注射引起的电对流,分析了电对流对自然对流的强化作用。
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