基于lbm方法的低温介质相变模拟研究

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1、来兩未？參硕壬学位论文基于ＬＢＭ方法的低？品介扇相变模拟研究专业名称：动力工括及工穂热物理研究生姓名：张晓蒙导师姓名：钱华教授梁义清副研究员本论文受中国航天低温推进剂技术国家重点实验室开发项目资助ＮＵＭＥＲＩＣＡＬＳＴＵＤＹＯＮ－ＬＩＱＵＶＡＰＯＲＩＤＰＨＡＳＥＣＨＡＮＧＥＯＦＣＲＹＯＧＥＮＩＣＭＥＤＩＵＭＵＳＩＮＧＬＢＭＡＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏ打Ｓｕｂｍｉｔｅｄ化ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＦｏｒｔｈｅＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｒ

2、ｅｅｏｆＭａｓｔｅｒｏｆＳｃｉｅｎｃｅｇＢＹＺｈａｎＸｉａｏｍｅｎｇｇＳｕｅｒｖｉｓｅｄｂｙｐＰｒｏｆＨｕａｉａｎＱＰｒｏｆ．ＷｅｎｉｎｇＬｉａｎｑｇＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｅｒｇｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＭａｙ２０１５东南大学学位论文独创性汚明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研巧成果。尽我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研巧成果，也

3、不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证巧而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研巧所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。、／日期■研究生签名：奔也备：ｈ东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研巧所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档、。，可Ｗ采用影印缩印或其他复制手段保存论文本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一（致。除在保密期内的巧密论文外，允许论文被查阅和借阅，可公布包括电子信息形式刊登）。论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容论文的

4、公布（包括Ｗ电子信息形式刊登）授权东南大学研巧生院办理。（）■研充生签名：导师签名：日期：Ｉ巧要摘要随着低組技术的发展，诸如液纪，、液氧等化温液体越来越得到普及特别作为低温推进剂在液体火箭中得到应用，所Ｗ巧温液体的制取Ｗ及肛存方面的安全问题也越来越得到重视。吃存安全问题主要研究的是低温相变问题，而巧常温相变问题不同，对于化温相变问巧因为低温气液分子之间的相互作用力更加会影响到相变发生，所Ｗ低温液体的Ｃ存巧变方面的研究必然要深入到徵观机理方面，所化本文利用基于微观的格子Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ方

5、法（ＬａｔｔｉｃｅＢｏｔｍａｍｉＭｅｔｈｏｄｌｚ简称ＬＢＭ）中粒子与粒子之间的相互作用力来促使气液相变和相分离来研究低温相变问题。本文首先阐述了ＬＢＭ演化方程、边界条件设置、两相流模型及编程思路。然后基于ＬＢＭ多相模型利用Ｆｏｒｔｒａｎ编制程序模拟出液葡的聚集，证明了ＬＢＭ相界面的存在。利用相界面结合相变模型发展了ＬＢＭ多相模型，模拟出低温液滴的蒸发边程，分析在低温环境下不同的巧热度下，液巧的蒸发速率会随着过热度变大而变快。在给定了具有重力的实际过程中，模拟出液滴在垂直管道中不断进行气液相变

6、的现象，初步稱格子Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ理论应用于低温液体复杂相变领域。本文最后将ＬＢＭ与实际的低湿流体进行相结合分析，利用Ｆｏｒｔｒａｎ编制程序，基于引入状态方程的参数可调整型单组分相变模型，将ＰＴ状态方程引入该模型发展了单组分多相模型并进行了验证，通进模型成功对巧、结、氧、気，这四种典型的化温实际流体进行模拟研究．将模拟结果与Ｍａｘｗｅｌｌ理论解进行比较分析，得出基于ＰＴ状态方程的模型最优值。在最优值的基础上，将液巧和气泡置于计算区域中一，分析得出界面密度梯度与温度之间成反比关系，ＬＢＭ多巧漠型第次应用到

7、实际的低温流体工质中，同时利用作用力模型解决了理论解与模拟值的偏差问题，具有非常重要的工程意义，也为揭示低温工程相变现象的机理莫定了ＬＢＭ理论基础。关巧词：低温，相变，ＬＢＭ．状态方程ＩＡｂｓｔｒａｃｔＡｂｓｔｒａｃｔＷｔｈ化ｅｄｅｖｅｉｃｉｓｓｃｈａｓｈｄｒｏｅｎｏｘｅ打ｈａｖｅｌｏｍｅｎｔｏｆｃｒｏｅｎｉｃｔｅｃｈｎｏｌｏｃｒｏｅｎｌｕｉｄｕｐｙｇｇｙ，ｙｇｑｙｇ＾ｙｇｂｅｅｎｗｉｄｌｕｓｅｄｅｓｅｃｉａｌｌｉｎｃｒｏｅｎｉｃｒｏｅｌｌａｎｔＨｑｕｉｄｒ

8、ｏｃｋｅｔＴｈｅｓｔｏｒａｅａｎｄｓａｆｅｉｓｓｕｅｓｏｆｙ，ｐｙｙｇｐｐｇ巧ｃｒｏｅｎｉｃｌｉｕｉｄｂｅｃｏｍｅａｅａｃｔｕａｌｌｉｔｈｅｒｏｂｌｅｍｏｆｈａｓｅｒａｎｓｉｔｉｏｎｉｎｈｏｔｉｓｓｕｅ．Ｓａｆｅｒｏｂｌｅｍｏｆｓｔｏｒａｇ