二维方腔内热表面张力流的格子Boltzmann方法模拟

热表面张力驱动的对流是微重力下浮区法晶体生长中熔体最重要的物质与热输运方式。采用单松弛双分布函数格子Boltzmann模型,自主开发了相应的格子Boltzmann方法的串行和MPI并行程序包,并应用该程序包对开口方腔内流体的二维热表面张力对流进行了数值模拟研究。其中串行程序合并碰撞迁移过程和引入临时数组以连续读入分布函数,相比分开碰撞迁移过程,计算性能提高了二倍;在此基础上,采用单向计算区域分区和非阻塞通信模式,实现了MPI版格子Boltzmann并行程序包开发。对比基于传统有限体积法CFD程序计算结果表明,串行和MPI并行版格子Boltzmann程序包计算结果精确可靠;并行程序具有较好的性能。     

太阳能烟囱在地下空间中的通风特性及优化

建立无量纲模型对不同Ra下太阳能烟囱内部气体流动特性及出口质量流率规律进行数值分析,提出结构优化方案以增大烟囱出口质量流率。研究结果表明,随着Ra的增加,烟囱内气体由完全出流逐渐转变为出口反向流特征,出现反向流时Ra近似为106;分析烟囱出口质量流率得到,出口处无量纲质量流率随Ra的增大而增大,但反向流的出现会减小其增长率。出口反向流现象是影响太阳能烟囱强化通风效果的重要因素之一,由此提出倾斜式优化通风结构。