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格子Boltzmann方法在相变过程中的应用
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O35[理学—流体力学;理学—力学] TQ586.1[化学工程—精细化工]
  • 作者机构:[1]重庆大学动力工程学院,重庆400030
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:50406012)和中国核动力研究设计院空泡物理和自然循环国家重点实验室基金(批准号:9140C710901090C71和9140C7101020802).
中文摘要:

提出了一种新的描述气液相变过程的单组分格子Bohzmann模型,利用该模型模拟水以及氨分别在R—K,RKS和P-R状态方程控制下的相变过程,发现相对于R—K和RKS状态方程,水以及氨在P.R状态方程控制下模拟结果均与实验值更接近;特别地,P-R状态方程更适合描述氨.为验证该模型处理两相问题的能力,利用该模型模拟不同温度下水以及氨在P-R状态方程控制下的界面密度梯度,所得的结果与经典的界面理论相符.为此,进一步探讨了气泡(液滴)与周围液体(气体)处于力平衡和热平衡时,气泡(液滴)内外压力差在不同温度下与其半径之间的关系,所得的结果满足Laplace定律,并得到了不同温度下水以及氨的表面张力,发现均与实验值符合得很好,且与表面张力临界理论甚为相符.

英文摘要:

In this paper, a new single-component lattice Boltzmann method is proposed to describe liquid-vapor phase transition process. Water and ammonia phase transition process are simulated by using this new model for Redlich-Kwong, Redlich-Kwong Soave and Peng-Robinson equations of state. Compared with the experimental data of water and ammonia, the results show that the Peng-Robinson equation of state is more suitable to describe the phase transitions process of water, ammonia and other substance. In particularly, the simulation results of ammonia with Peng-Robinson equation of state are more close to the experimental data. In order to demonstrate the capability of this model for dealing with two-phase problems, the mass density profile across the interface of water or ammonia which is controlled by Peng-Robinson equation of state are simulated by this model for different temperatures. These simulation results agree with that of classical interface theory. Finally, the relationship between the bubble (droplet) inside and outside pressure difference and its radius is simulated when the bubble (droplet) is in equilibrium environment at different temperatures. The results agree with Laplace law. The surface tension of water and ammonia is obtained from simulation results at different temperature, which agree with experimental data and the critical theory of surface tension.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876