矩形微通道流体流动特性的格子玻尔兹曼模拟

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致谢

摘要

主要符号表

1．1 研究背景

1．2 研究现状

1．2．1 微尺度流动特性国内外研究现状

1．2．2 微流动的LBM模拟研究现状

1．2．3 入口段国内外研究现状

1．3 本文主要研究内容

2 微流体力学基础理论

2．1 微流动区域研究概述

2．2 层流微流动基本理论

2．2．1 圆管内的流动压降分析

2．2．2 层流连续流动充分发展阶段

2．3 矩形微通道层流入口段滑移流动基础理论分析

2．3．1 边界层形成和入口段效应

2．3．2 滑移速度

2．3．3 物理模型及控制方程

2．3．4 矩形微通道入口段流动阻力

2．4 本章小结

3 格子Boltzmann方法的基本理论

3．1．1 格子Boltzann方程

3．1．2 LBGK模型

3．1．3 Bolzmann H定理

3．1．4 LBM模型的宏观方程以及与Navier-Stokes方程的关系

3．2 微尺度流动格子Boltzmann模型

3．2．1 格子玻尔兹曼方法的基本模型

3．2．2 边界处理格式

3．2．3 微流动格子Boltzmann方法的应用

3．3 格子Boltzmann方法的程序实现以及算例的验证

3．4 本章小结

4 矩形微通道连续流动的LBM模拟

4．1 计算流程

4．1．1 网格独立性及精确度验证

4．1．2 层流发展阶段边界条件和初始化条件

4．2 计算结果分析

4．2．1 层流发展阶段无量纲速度分布

4．2．2 层流发展阶段宽高比对摩阻特性的影响

4．2．3 层流发展阶段fappRe与实验数据对比

4．3 本章小结

5 矩形微通道滑移流动的LBM模拟

5．1 微通道滑移流计算模型

5．2 计算结果分析

5．2．1 网格独立性及精确度验证

5．2．2 滑移区的速度分布特性

5．2．3 截面宽高比ε和努森数Kn对fappRe的影响

5．2．4 等温条件下滑移与无滑移条件结果对比

5．2．5 矩形微通道入口长度计算

5．3 本章小结

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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