基于格子玻尔兹曼模型的微米级铝颗粒氧化层传热熔化特性

摘要

建立了基于焓的二维格子玻尔兹曼模型（LBM），研究了不同边界条件以及不同颗粒粒径下微米级铝颗粒氧化层在熔化过程中的温度分布、平均液相分数和熔化结束时间。结果表明：自然对流浮升力对熔化特性有着显著影响；在单个加热壁加热时，自然对流的浮升力使下壁面加热时的熔化进程最快，上壁面时的最慢；当两个加热壁共同作用时，上下加热壁条件下的熔化最快，与左右加热壁的条件相比，熔化时间缩短了18.05%；随着加热壁的数量增多，熔化效率的提升效果减弱。通过计算发现，与单加热壁相比，双加热壁、三加热壁和四加热壁的熔化效率分别提升了21%、73%和75%。冷壁面的存在使熔化进程变慢，但影响仅存在于熔化进程的后半段。此外，颗粒粒径的增大可以加速熔化，但这一特征也会随着粒径的增大逐渐减弱。

关键词

工程热物理 / 格子玻尔兹曼 / 液相分数 / 熔化特性