基于格子玻尔兹曼方法的自仿射粗糙裂隙渗流模拟

基于格子玻尔兹曼方法模拟研究了自仿射粗糙裂隙的渗流特征.通过连续随机叠加技术,生成了不同粗糙指数的自仿射粗糙裂隙.为验证格子玻尔兹曼方法,将格子玻尔兹曼结果与泊肃叶流解析解对比.通过格子玻尔兹曼方法与自仿射粗糙裂隙技术的结合,成功模拟了粗糙裂隙内部的流场分布,并分析了粗糙裂隙内部的渗流路径与水力等效隙宽的变化.结果表明,不均匀的隙宽分布对裂隙的流场分布影响较大;尽管两组裂隙内部的Re一致,但其最大流速有一定差异.     

热载荷作用下颗粒增强复合材料温升分布数值模拟

对在严酷太空环境中服役的航天器而言,高低温交变是严重影响颗粒增强复合材料性能的关键因素之一.热载荷将造成材料表面和内部温升发生变化,进一步导致材料产生热变形和热应力,严重影响材料的力学性能.颗粒增强复合材料中,增强体具备与基体材料不一样的热传导属性,且分布不规则,使得热量在复合材料中的稳态热传导以及温升分布规律极其复杂.论文基于等效夹杂方法,提出一种求解分布热载荷作用下复合材料温升分布场的数值分析方法,并利用共轭梯度法和快速傅里叶变换法提升数值分析方法效率.分析结果表明,颗粒增强体形状、大小、位置和热传导属性对颗粒增强复合材料内部温升分布有着显著影响.     

形状记忆合金短纤维增强复合材料的热相变行为

基于Eshelby等效夹杂模型和Mori—Tanaka的场平均法，考虑到形状记忆合金材料的强物理非线性和基体材料的弹塑性，发展了增量型的等效夹杂模型．基于该模型，探讨了形状记忆合金短纤维增强弹塑性基复合材料在应力自由状态下的热相变特性，特别研究了基体材料的塑性对复合材料热相变特性的影响．计算结果表明：当基体进入屈服阶段后，在复合材料卸载过程中出现残余应力；弹塑性基体复合材料的特征相变温度偏移随纤维体积分数的变化规律与弹性基体复合材料的变化规律不同，其热相变特性有显著的区别．     

地表温度异常机理及热红外遥感监测——以河南焦作煤层气富集区为例

在地表能量辐射平衡理论分析的基础上,从岩石热传导、土壤热传导以及煤层气储层影响热导率等方面分析了地下热传导,探讨了地球内部热量传递导致地表温度异常的原因.选择河南焦作煤层气富集区作为热红外遥感监测靶区,运用ASTER热红外遥感数据进行温度反演.首先利用大气辐射传输模型MODTRAN 4进行大气校正获得大气透过率,然后根据NDVI计算地表比辐射率,最后采用分裂窗简化算法反演地表温度.结果表明: 研究区温度反演最低为296.62K,最高为302.67K,部分研究区呈现显著温度异常.通过分析该区域温度异常的不同原因,注意到富含煤层气对应的靶区呈现温度异常,根据地下热传导机理,据此推断该靶区温度异常是由于地下煤层富含煤层气从而导致地下热导率低于周围地层的热导率所致,该结论仍需要应用其他手段进一步验证.     

编织复合材料热物理性能快速预测及实验验证

本文提出了基于耦合思想的编织复合材料热物理性能快速预测方法,给出了增强相模型和整体区域模型之间的温度场自由度协调关系、增强相与整体区域叠合后的热学性能匹配方法以及应用于耦合模型的温度场周期性边界条件,应用该方法预测了三维四向编织复合材料的等效热膨胀系数和等效热传导系数。组建了复合材料热膨胀性能测试及温度补偿实验系统,在测试温度范围内该系统的应变偏差小于1×10~(-6)ε,验证了该系统的可靠性,进一步利用该系统验证了新方法的预测精度和可行性。该方法较传统方法显著降低了建模难度,提高了网格精度,减少了计算规模,可实现复合材料热物理性能的快速预测,同时为复合材料热物理性能的优化设计奠定了基础。     

基于格子玻尔兹曼方法的多型绕流数值模拟

格子玻尔兹曼方法作为一种新颖的计算流体动力学方法,能够模拟多种复杂的流体问题.本文简要介绍了格子玻尔兹曼方法基本理论与它最重要的LBGK模型及其边界条件.应用格子玻尔兹曼方法对6种不同形状的障碍物以及同一障碍物分别在3种不同雷诺数下的绕流进行了数值模拟计算,得到了多种形状障碍物绕流在同一时刻的速率分布和涡量分布;对圆柱绕流在一个脱落周期内的变化进行了分析;对棱柱在不同雷诺数下的绕流速率与涡量分布进行了对比.结果表明,格子玻尔兹曼方法计算稳定可靠,效率高,是计算流体动力学强大的数值模拟方法之一.     

(Nd0.62 Li0.15)TiO3陶瓷的制备及其热电性能

采用固相反应法与无压烧结法相结合制备了ABO₃型钙钛矿(Nd_0.62Li_0.15)TiO₃晶体陶瓷材料,并对其热电性能进行了表征.高分辨率透射电镜观察显示,制备的材料具有纳米超晶格结构,导致材料表现出玻璃态热传导特征且热导率小于2W/(m·K),该玻璃态热传导源于超晶格结构形成的大量纳米域界面对声子的强烈散射.A位空位填充使材料的电子电导率得到了明显改善,但对材料的热导率影响不大.塞贝克系数因为TiO₆八面体的扭曲而受到一定的影响.在测试温度范围内,块体陶瓷在500K时得到了最高的无因次热电优值(ZT)0.019.     

石墨烯薄膜对GCr15轴承钢表面导热特性的影响

目的 研究石墨烯附着GCr15轴承钢热导率,并探究石墨烯附着层对GCr15轴承钢表面热传导的影响.方法 应用分子动力学模拟和热导率实验两种方法分别测试298 K、356 K、414 K、473 K、532 K温度下附着试件的热导率.摩擦实验中,调整石墨烯附着面积并且观察测点温度以及摩擦系数,测定石墨烯附着层对试件表面热...     

地表温度异常机理及热红外遥感监测——以河南焦作煤层气富集区为例

在地表能量辐射平衡理论分析的基础上,从岩石热传导、土壤热传导以及煤层气储层影响热导率等方面分析了地下热传导,探讨了地球内部热量传递导致地表温度异常的原因。选择河南焦作煤层气富集区作为热红外遥感监测靶区,运用ASTER热红外遥感数据进行温度反演。首先利用大气辐射传输模型MODTRAN 4进行大气校正获得大气透过率,然后根据NDVI计算地表比辐射率,最后采用分裂窗简化算法反演地表温度。结果表明:研究区温度反演最低为296.62K,最高为302.67K,部分研究区呈现显著温度异常。通过分析该区域温度异常的不同原因,注意到富含煤层气对应的靶区呈现温度异常,根据地下热传导机理,据此推断该靶区温度异常是由于地下煤层富含煤层气从而导致地下热导率低于周围地层的热导率所致,该结论仍需要应用其他手段进一步验证。     

复合材料板热传导问题的二阶双尺度算法

给出了具有三维周期结构的复合材料板热传导问题的二阶双尺度算法。首先,从三维的复合材料板模型出发定义局部单胞函数。根据得到的局部单胞函数计算出等效的均匀化参数,进而得到均匀化方程。其次,利用温度的积分投影近似求解均匀化方程的均匀化解。最后,利用均匀化解和局部单胞函数构造出复合材料板热传导问题的二阶双尺度近似解。     

热波方程的格子Boltzmann模型

用格子Boltzmann方法(LBM)研究热波方程, 构建了热波方程的格子Boltzmann模型, 运用该模型对一维和二维热波问题进行数值模拟, 并将LBM数值解与其他经典结果进行比较, 表明该方法可以用于模拟热波问题.     

氟化锂晶体热输运性质的理论研究

基于第一性原理理论求解玻尔兹曼运输方程的迭代解方法准确计算了氟化锂的晶格热导率.采用实空间有限差分超晶胞方法来计算二阶力常数和三阶的力常数.然后通过二阶力常数和三阶原子力常数计算氟化锂晶体的相关物理性质.结果表明,室温下氟化锂的晶格热导率为13.89W/(m·K),与实验结果一致,这表明这种计算方法可以准确得到这种材料的晶格热导率.     

热格子Boltzmann方法分析及应用

格子Boltzmann方法（lattice Boltzmann method,LBM）是一种基于气体动理论的介观计算方法,其物理背景清晰、边界处理简单,已成功应用于等温（或无热）流动中.简要介绍现有的几种热格子Boltzmann模型,并运用几种热格子模型求解热Couette流、方腔自然对流等典型算例,对比不同热格子模型的数值稳定性、准确性、模型的计算效率等.将两种热格子模型用于多孔介质内的流动与传热问题中,对比热格子模型在处理复杂结构时的数值特性.     

格子Boltzmann方法中不同边界处理及不同体力项表达式的对比分析

简要介绍了格子Boltzm ann方法以及耦合温度的格子Boltzm ann方法,就LBM采用不同边界处理分别对二维方腔自然对流进行了模拟以及对比。同时,推导出LBM中更为完整的体力项的表达式,并采用简化的体力项与较完整体力项分别进行数值模拟,将结果进行了对比分析。模拟的结果与前人的结果吻合良好。     

完全气体格子Boltzmann热模型

为建立一种具有任意比热比的完全气体多速度格子 Boltzm ann热模型 ,引入粒子的势能来调整压能与热力学能的关系 ;利用 Chapm an- Enskog方法从 BGK型的格子Boltzmann方程推导出了 Navier- Stokes方程和能量方程。对一维正弦波形式的能量衰减过程进行了模拟 ,测得的热扩散率与理论预测值相吻合。还模拟了绕加热平板的二维强制热对流问题 ,结果合理     

基于LBM方法的天然气水合物沉积物中多相流动规律研究

根据沉积物中水合物分解过程中流体运移和孔隙介质的特点,提出将格子Boltzmann方法(LBM)用于天然气水合物沉积物中多相渗流规律研究的新方法,该方法是介于宏观和微观之间的介观模型方法,是用格子Boltzmann模型对多孔介质中水合物生成、分解过程中饱和度的变化影响多孔介质渗透率的特性进行模拟.模拟结果表明,多孔介质...     

A distributed lattice Boltzmann method

In this paper, an overlapping lattice Boltzmann model is introduced and its domain decomposition method, a distributed lattice Boltzmann method is presented. Parallel effectivities of some programs based on the distibuted lattice Boltzmann method are analyzed.     

基于 Cercignani 解的格子 Boltzmann 模型

给出用于求解Euler方程的格子Cercignani-Boltzmann方法。通过引入特征线，使在特征线上的分布函数满足Cercignani解。经线性展开，建立与标准格子Boltzmann方程的联系。特别地，考虑到平衡态分布函数在初始时可能出现的间断，给出一个很好的平衡态分布，并满足守恒条件和部分流条件。     

耦合KdV方程组的格子Boltzmann模型

用格子Boltzmann方法研究耦合KdV方程组. 构建耦合KdV方程组的格子Boltzmann 模型并进行了数值实验, 同时将格子Boltzmann解与其他传统数值方法得到的数值解进行比较. 结果表明, 格子Boltzmann方法是一种求解耦合KdV方程组的有效方法.     

某些电磁波传播问题的格子Boltzmann模拟

用格子Boltzmann方法考虑空间不含源项的Maxwell方程组, 先构建Maxwell方程组的格子Boltzmann模型并进行数值实验, 然后将格子Boltzmann方法与其他传统方法得到的数值解进行比较. 结果表明, 格子Boltzmann方法是一种求解Maxwell方程组的有效方法.