基于格子Boltzmann方法的自由能密度模型

李若桐; 钟兴国; 刘起霖; 闻炳海

doi:10.16088/j.issn.1001-6600.2023080803

广西师范大学学报（自然科学版） ›› 2024, Vol. 42 ›› Issue (04) : 90 -99. DOI: 10.16088/j.issn.1001-6600.2023080803

基于格子Boltzmann方法的自由能密度模型

李若桐, 钟兴国, 刘起霖, 闻炳海

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摘要

基于格子Boltzmann方法的多相流模型具有相界面自动演化、无需边界积分等优势，在模拟复杂多相流系统中获得广泛的研究和应用。本文引入自由能密度计算分子间的相互作用力，提出一种满足热力学一致性和伽利略不变性的多相流模型。使用该模型预测气液两相共存密度的结果与理论值吻合得很好，误差值为-0.01～0.01,并且在低温度下优于改进的伪势模型。同时该模型也可以模拟较大密度比的气液系统，液相与气相的密度比可达10～7以上。通过两相分离和液滴撞击液膜等一系列数值模拟，验证了该模型符合伽利略不变性。该模型物理清晰、易于实施，能够结合不同状态方程模拟多相流系统，具有较好的实用性和应用前景。